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1、太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文改善碳材料吸附性能的方法研究摘要目前，材料的吸附性能已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用在人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。因此，對于具有良好吸附性能的吸附劑的選擇便成為了發(fā)揮其作用的關(guān)鍵。在眾多的吸附材料中，碳材料由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)及熱穩(wěn)定性顯得尤為突出。如何在保證不破壞其它優(yōu)異性能的同時還能最大限度的提高碳材料的吸附性能也便成為了人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。碳微球因其特殊的結(jié)構(gòu)尺寸而擁有良好的電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等性能，潛在應(yīng)用價值十分巨大，因而成為高科技材料領(lǐng)域的一顆新星。本文采用化學(xué)氣相沉積法（CVD）分別以乙炔、甲苯以及乙
2、炔和甲苯混合物為原料，探索了制備碳微球的理想工藝參數(shù)。利用X-射線衍射（XRD）、場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）和高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）對不同溫度制備的碳微球進行了觀察表征和分析。實驗證明：溫度為1000℃時能制備出大量高純度、形貌較好尺寸均勻的碳微球。對理想工藝參數(shù)下所得的碳微球分別進行酸洗處理和高溫真空處理，酸洗處理后的樣品中雜質(zhì)量減少而增加了孔的數(shù)量和尺寸，而真空熱處理則提高了碳微球的穩(wěn)定性。本文還在液氮溫度77K下測定不同工藝方法制備的碳微球吸附等溫線和孔分布曲線。結(jié)果表明：不論是酸洗處理還是真空熱處理都能使碳微球的孔含
3、量尤其是微中孔含量增高，從而為碳I太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文微球作為吸附材料提供可能性。另外，經(jīng)過對甲基橙溶液吸附測試后發(fā)現(xiàn)兩種處理手段后獲得的碳微球吸附能力更好。多孔碳材料是傳統(tǒng)的吸附材料，其三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使其形成了豐富的孔結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的吸附性能。作為一種工藝簡單的制備方法，模板法能夠獲得孔徑分布均勻的多孔碳材料，并且可以根據(jù)不同模板的選擇來控制孔徑的大小，因此成為合成多孔碳材料的首選方法。然而模板法也存在著會使多孔碳內(nèi)部結(jié)構(gòu)坍塌進而影響其吸附能力的弊端，為了防止這一問題的產(chǎn)生本文中采用了對模板進行浸潤的方法。利用X-射線衍射（XRD）、
4、場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）和高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）對獲得的產(chǎn)物表征后表明其結(jié)構(gòu)得到了改善。通過將模板預(yù)先浸潤于有機物中的方法，可以獲得孔徑均一結(jié)構(gòu)有序尤其是富含大量微孔結(jié)構(gòu)的多孔碳材料，能夠提高材料的比表面積和吸附量。浸潤后吸附量提高了78%，吸附性能得到了很大程度的改善。關(guān)鍵詞：吸附性能，碳微球，多孔碳材料，微觀結(jié)構(gòu)II太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文STUDYONMETHODSABOUTIMPROVINGTHEADSORPTIONCAPABILITYOFCARBONMATERIALSABSTRACTNowadaysthea
5、dsorptioncapabilityofmaterialshasbeenmoreandmorewidelyusedindailylifeandindustrialproduction.Soitisthekeyproblemtochoosetheabsorbentofexcellentadsorptioncapability.Fortheiroutstandingphysicalandchemicalpropertyandthermalstability,carbonmaterialsbecamethemostimportantoneamong
6、theseadsorptionmaterials.Itattractspeople’sattentionthathowtoimprovetheadsorptionabilitymaximallyofcarbonmaterialswithoutweakenotherproperties.Asitsuniquesphericalstructure,sizeandspecialpropertiesinelectronics,magnetics,mechanics,chemistryandsoon,carbonmicrosphereshavehugep
7、otentialapplicationvalueandhavebeenanewstarinhigh-techmaterialsfield.Inthispaper,idealparameterforpreparationofcarbonmicrosphereswasprobedbychemicalvapordeposition(CVD),usingacetylene,tolueneandmixtureofthemascarbonsource.Themicrostructuresofcarbonmicrospheresbydifferentmeth
8、odswerecharacterizedandanalyzedbyX-raydiffraction(XRD),fieldemissionscannin
