多孔炭材料的制備及其二氧化碳吸附性能的研究.pdf

1、I山東理工大學(xué)山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文多孔炭材料的制備及其多孔炭材料的制備及其二氧化碳吸附性能的研究二氧化碳吸附性能的研究StudyonPreparationofPousCarbonAdsptionofCO2研究生：劉超指導(dǎo)教師：禚淑萍協(xié)助指導(dǎo)教師：邢偉申請學(xué)位門類級別：理學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：物理化學(xué)研究方向：電化學(xué)論文完成日期：2012年4月15日單位代碼：10433學(xué)號：Y0905157分類號：TK6密級：山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘

2、要I摘要自工業(yè)革命以來，隨著人類工業(yè)活動的逐漸加劇，溫室效應(yīng)所導(dǎo)致的全球氣候變暖及海平面升高等一系列負面影響已經(jīng)成為非常嚴重的環(huán)境問題。溫室效應(yīng)主要是由于溫室氣體的大量排放造成的。由于化石燃料的大量使用，二氧化碳成為目前溫室氣體的主要組成部分。另外，二氧化碳本身也是一種非常重要的資源，在工業(yè)、食品、醫(yī)藥、消防等領(lǐng)域起著重要的作用。因此，二氧化碳的捕集與回收技術(shù)成為了研究者們關(guān)注的焦點。本文制備了具備不同結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)的多孔炭材料，通

3、過對其二氧化碳吸附性能的測試，研究了孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)對二氧化碳吸附過程的影響。首先以黃豆渣為原料，氫氧化鉀為活化劑制備了SK系列活性炭，對其進行了結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)的表征，測試了其二氧化碳的吸附性能，并且對其表面官能團與二氧化碳分子之間的相互作用進行了量化計算。測試結(jié)果表明，SK系列活性炭在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的二氧化碳吸附量可以達到4.24mmolg1，但是其孔結(jié)構(gòu)和比表面積與二氧化碳的吸附能力之間沒有直接關(guān)系。然而量化計算結(jié)果表明，氮原子

4、的存在可以增強其附近的氫原子的活性，從而使氫原子與二氧化碳分子中的氧原子之間產(chǎn)生氫鍵作用。正是由于這些氫鍵的存在，使得SK系列活性炭能夠具有如此高的二氧化碳吸附量。為了更進一步研究二氧化碳的吸附機理，采用氯氣在高溫下刻蝕碳化鈦的方法制備了一系列孔徑不同的TiCCDC系列多孔炭，并研究不同的孔徑對二氧化碳吸附所產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果表明，二氧化碳吸附能力對多孔炭材料中小于8nm的微孔孔容非常敏感。最后通過對TiCCDC進行不同程度的氧化，研