劍麻纖維基生物質炭材料的制備及性能研究.pdf

1、炭材料因其具有發達的孔隙結構,較大的比表面積且化學性質相對穩定等特點,近些年,利用資源豐富易得的植物為原料來制備生物質炭,已成為研究的熱點之一。
　　本論文以劍麻纖維為原料,采用NaOH、(NH4)2HPO4、HCl、ZnCl2等化學試劑對劍麻纖維進行預處理,利用真空管式電阻爐熱解劍麻纖維或經過預處理的劍麻纖維制備劍麻纖維炭(SFC)并對部分制備好的樣品進行水熱活化。系統地研究了SFC的制備方法及SFC的吸附性能和電學性能。綜合運

2、用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、比表面測試儀、傅里葉變換紅外光譜儀、激光共焦顯微拉曼光譜儀等技術手段對制備的SFC的結構、微觀形貌、比表面積大小、表面官能團等進行了表征,并分析了炭化溫度、升溫速率及不同預處理方法對SFC的產率、吸附性能和電學性能的影響。
　　SFC的吸附性能的研究:本論文從兩方面探索了SFC的吸附性能。一方面測定了SFC的吸水性能,實驗結果表明,采用物理方法(水熱法)活化SFC可提高其吸水性能

3、;另一方面以SFC作為吸附劑,對羅丹明6G、結晶紫和亞甲基藍三種染料進行吸附研究,考察了吸附時間、吸附溫度、溶液初始pH值等因素對SFC吸附性能的影響。研究結果表明:隨著吸附時間的延長,SFC對染料溶液的去除率也逐漸增大。當吸附時間為30min時,SFC對亞甲基藍溶液、羅丹明6G溶液、結晶紫的去除率分別為61.93％,53.8%,33.3%。當吸附時間為240min時,SFC對亞甲基藍溶液、羅丹明6G溶液、結晶紫的去除率分別增大到71.

4、91%,64.98%,39.16%;SFC吸附染料的能力幾乎隨著吸附溫度的升高而增大。當T=95℃時SFC對羅丹明6G、亞甲基藍的去除率最高,分別為54.12%和100%,當T=65℃時SFC對結晶紫的去除率最高,高達93.05%。溶液的pH值對SFC去除染料的性能也有較大的影響,當pH值為1-2時SFC對羅丹明6G的去除率僅為35.06%,然而,當pH值在10-12時其去除率可增大到49.98%。當pH值在10-12時,SFC對結晶紫

5、、亞甲基藍的去除率最高,分別高達99.34%、77.18%。
　　SFC電學性能的研究:將SFC作為鋰離子電池負極材料來測定其電學性能。實驗過程中選取了不同條件下制備的SFC作為研究對象。探索了炭化過程中的升溫速率和炭化溫度、ZnCl2溶液的濃度及MZnCl2/Msisal的浸漬比、水熱活化等不同的處理條件和方法對SFC的比容量的影響。研究結果表明,經過140℃水熱處理6h的SFC相對直接炭化制備的SFC作為鋰離子電池負極材料時其