中孔炭的制备及其吸附性能的研究

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1、硕士学位论文摘要本论文采用不同的方法制备了各种中孔炭材料，考察了制备工艺对中孔炭孔结构及吸附性能的影响，制备了中孔含量较高、分布较集中的中孔炭材料，并研究了它们对有机物分子的吸附规律。以硅酸钠溶液为硅源，以蔗糖为碳源，先加热形成纳米级的聚合蔗糖／硅凝胶网络结构复合物，再经炭化和刻蚀后制得中孑L炭材料。当蔗糖／硅摩尔比为0．32、溶胶pH值为3、胶凝温度为80。C以及炭化温度为850℃，获得比表面积为597．63m2／g、孔容积为0．99cm3／g、中孔率达88．9％，孔径分布在15nm左右的中孔炭，可用作鼠李糖脂的发酵液提取剂，其吸附量是普通市售

2、活性炭的4～5倍。以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，以蔗糖为碳源，凝胶反应形成硅凝胶与蔗糖聚合物的纳米复合物，炭化刻蚀后得到多孔炭。结果表明，蔗糖／TEOS摩尔比较小时(O．13、O．25、O．5)，多孔炭含有较多的中孔，而蔗糖／TEOS摩尔比较大时(1．0、2．O)，多孔炭主要含有微孔。在胶凝温度为120℃、炭化温度为800℃、HCl／TEOS摩尔比为0．0l以及蔗糖TEOS摩尔比为O．25时，多孔炭比表面积和孔容均达到了1744m2／g和1．24cm3／g，中孔率为48．5％，且分布主要分布在2～4nm。以非离子表面活性剂吐温．60在溶液中的自

3、组装胶团结构为模板，环氧树脂、蔗糖、淀粉为碳源，通过TEOS在胶团界面发生溶胶凝胶反应生成凝胶网络，炭化后刻蚀除去二氧化硅，制各了中孔炭材料。结果表明，以环氧树脂为碳源得到的中孑L炭产率最大，孔隙量最多，比表面积与孔容分别为1192m2儋和O．982em3／g，中孔孔径分布集中在4nm处。由SEM以及TEM可以观察到，以吐温．60形成的胶团结构为模版制备的中孔炭具有空心球状结构。以废弃的轮胎为原料，炭化后以KOH为活化剂制备了孔径集中分布在50nm左右的中孔炭。实验结果表明，随着炭化温度、碱炭比、活化温度以及活化时间的增大，中孔炭的收率减小，亚甲

4、基蓝吸附值则增大，但当炭化温度超过600℃、碱炭比超过4、或活化温度过高或时间过长时，亚甲基蓝吸附值都会减小。在碱炭比为3时，制备了孔容积、中孔量较大的中孔炭，而在碱炭比为4时制备了比表面积较大、微孔量较多的中孔炭。废弃轮胎制备的中孔炭对两种染料甲基橙与刚果红有良好的吸附性能。关键词：中孔炭；模板法；孔结构；吸附性能；活化法中孔炭的制备及其吸附性能的研究AbstractSeveralmethodswereusedtosynthesismesoporouscarbonandtheinfluencesofthetechnologicalconditi

5、onontheporestructureandtheadsorptionpropertieswerestudied．Mesoporouscarbonwithhighmesoporevolumeandnarrowporesizedistributionwassynthesizedandtheadsorptionbehavioroforganicmoleculesonthemesoporouscarbonwasstudied．WeusedsucroseascarbonsourceandsodiumsilicateassUicasource，tofor

6、mananoscalesucrosecopolymer／silicagelnetworksandbytheprocessofheattreatment．Aftercarbonizationandetchingthesilicatemplate，mesoporouscarbonswithporesizeofabout8～25nmwereobtained．Whenthesucrose／silicamolratioisO．32，pHofthesolsolutionis3，gellingtemperatureis80*Candcarbonizationt

7、emperatureis850。C，theporouscarbonpmparedhasBETsurfaceareaof597．63m2tg，goodporevolume，laJ曲mesoporosityandfoodadsorptionpropertiestorhamnolipid．whoseadsorbedamountis4-5timesofcommonactivatedcarbon．Acarbon／silicananocompositewaspreparedbythesol·gelprocessusingtetraethoxysilane(T

8、EOS)andsucroseastheprecursors．Aftercarbonizationthesilicaframeworkwa