炭微球的水熱制備、表征及活化.pdf

1、與傳統(tǒng)炭材料相比，球形炭材料特殊幾何形狀使其具有獨特的優(yōu)勢：球形結(jié)構(gòu)完整，表面光滑，粒徑均一，填充密度高，耐磨性好，機械強度高等，目前已廣泛用于電極、吸附劑、催化劑載體及化學(xué)防護等領(lǐng)域。
　　 本論文以葡萄糖為原料，采用水熱法制備炭球。并討論了水熱反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、葡萄糖濃度及二次水熱對炭球的影響。利用元素分析、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜分析(FTIR)、X射線衍射(XRD)、光電子能譜(XPS)等方法對產(chǎn)物的粒徑、形貌、化

2、學(xué)結(jié)構(gòu)進行分析。結(jié)果表明：以葡萄糖為原料，采用水熱法，制備粒徑在300-1200nm的炭球。炭球的粒徑均一、表面光滑、球形結(jié)構(gòu)完整，水熱制備過程中可通過改變葡萄糖的濃度，水熱反應(yīng)時間，溫度調(diào)節(jié)炭球的形貌、粒徑、均一度及化學(xué)結(jié)構(gòu)。炭球的粒徑隨水熱溫度的升高而增大，球形度及粒徑的均一度隨之先增大后減小；反應(yīng)時間對球體的粒徑影響不大但對其球形度及球體間的交聯(lián)現(xiàn)象影響較大：隨反應(yīng)時間的延長，球形度降低，球體間的交聯(lián)現(xiàn)象增加；炭球的粒徑隨葡萄糖的

3、濃度增大而增加，其球形度、表面光滑度及粒徑的均一度變化不大。通過對炭球化學(xué)結(jié)構(gòu)分析可知，炭球由C、H、O三種元素組成，其中O含量在30％以上，球體表面有大量含氧官能團（以-OH、C=O為主），含氧官能團的種類、數(shù)量均受水熱反應(yīng)條件影響。葡萄糖在水熱過程中經(jīng)羥醛縮合、芳環(huán)化反應(yīng)聚合成晶核，再經(jīng)炭化，陳化得到炭球。隨水熱溫度、時間及葡萄糖濃度的增大，芳環(huán)化更加完全；葡萄糖濃度的增大有助于羥醛過程的發(fā)生。
　　 以炭球為吸附劑，并以p

4、b2+為模型物，通過原子吸收光譜檢測炭球的吸附性能。結(jié)果表明，炭球?qū)b2+的最大飽和吸附量約為2.4 mmol/g，其表面的含氧官能團與金屬離子形成化學(xué)鍵為吸附提供了活性點。
　　 以炭球為前驅(qū)體，以KOH為活化劑，分別討論了研磨法、浸漬法制備多孔炭微球。經(jīng)討論，研磨法易導(dǎo)致前驅(qū)體球形結(jié)構(gòu)的破壞。浸漬法能得到球形結(jié)構(gòu)完整、表面光滑、比表面積和孔容積較大的多孔炭微球，其孔隙結(jié)構(gòu)以微孔為主?；罨^程中，活化溫度、活化時間、浸漬比均