木质素基多途径活性炭制备及电化学性能研究开题报告

 2021-08-08 12:08

全文总字数:2993字

1. 研究目的与意义

研究的目的:木质素与纤维素、半纤维素是构成植物骨架的主要成分,据估计,每年全世界由植物生长可产生1 500 亿吨木质素,数量仅次于纤维素。

据估计,每年我国造纸工业制浆所排放的黑液中,木质素含量高达5000万吨,而其中只有不到5%的木质素被利用,而绝大部分作为廉价燃料燃烧或任意排放,这不仅造成了资源浪费,还带来严重的环境污染。

活性炭是一种具有发达孔隙结构、较大比表面积以及优良吸附性能的含碳多孔材料,已被广泛应用于电容器的制备、气体的吸附存储以及分离等领域。

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2. 国内外研究现状分析

我国是一个煤炭生产使用大国,现活性炭的生产主要是以煤炭为原料。

煤炭中灰分以及碳含量对活性炭的品质有重要的影响。

但近年来随着可持续发展观的推进(即化石能源储量减少且生产过程中污染较大),生物质资源逐渐成为制备活性炭的主要来源。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:本课题木质素为原料,1.通过化学法、物理法、化学-物理联合法等直接活化或先炭化后活化的方法,以磷酸、氢氧化钾、二氧化碳为活化剂或联合活化剂,多途径制备木质素活性炭。

2.研究炭化温度、活化温度、活化时间、活化剂用量对杏壳活性炭的孔径分布、孔容积、微孔比表面积、中孔比表面积、微孔率、中孔率的影响规律,以及对电化学性能的影响。

研究计划:2019.1.13前查阅木质素基活性炭的制备及相关特性资料,撰写文献综述;2019.2.20-2019.3.10设计实验方案,多途径制备活性炭,准备分析实验原料2019.3.12-2019.5.2 开展实验工作,研究炭化温度、活化温度、活化时间、活化剂用量对杏壳活性炭的孔径分布、孔容积、微孔比表面积、中孔比表面积、微孔率、中孔率的影响规律,以及对电化学性能的影响。

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4. 研究创新点

1.利用物理法,化学法或物理化学联合法多途径制备活性炭,所得多种结果可互相对比,可得最优方案;2.物理法制备活性炭工艺简单成本低廉,对设备环境污染较小;化学法制备活性炭需求的反应温度较低且引入新的官能团会提高活性炭品质。

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