文档介绍：中图分类号:064单位代号:10280密级:学号:09720192硕士学位论文SHANGHAI UNIVERSITYMASTER’S DISSERTATION题目介孔碳及其复合材料的电容型脱盐性能研究作者彭蒸学科专业物理化学导师施利毅完成日期2012年05月上海大学硕士学位论文I上海大学硕士学位论文II原创性声明本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:日期:本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名:导师签名:日期:上海大学硕士学位论文III上海大学理学硕士学位论文介孔碳及其复合材料的电容型脱盐性能研究姓名:彭蒸导师:施利毅学科专业:物理化学上海大学理学院二0一二年五月上海大学硕士学位论文IVA Dissertation Submitted to Shanghai University for the Degree of Master in ScienceMesoporous Carbon and positesfor Capacitive :Peng Zheng Supervisor:Shi LiyiMajor:Physical ChemistryCollege of Science, Shanghai UniversityMay, 2012上海大学硕士学位论文V摘要电容型脱盐是一种基于双电层电容原理的全新脱盐技术,为研发低能耗、低成本的脱盐技术提供了新途径。碳材料以其高比表面积、良好的导电性能、高稳定性引起了人们极大的兴趣。近年来,介孔碳作为一种新型材料,由于其独特的多孔结构,获得了研究者们青睐。而对于电容性脱盐技术而言,除了高比表面积、高稳定性,还有一个重要的因素就是电极材料的导电性,这是脱盐过程中保证低耗能的关键之一。纳米碳管具有特殊的管状结构、其良好的导电性能及高比表面积,而在电容型脱盐的应用上有了一定的研究。本文通过溶剂挥发自组装的方法,以三嵌段共聚物作为模板制备介孔碳以及介孔碳/纳米碳管复合材料,从而建立电极材料形貌结构和电化学性能、脱盐性能之间的关系。主要内容如下:,合成不同孔结构的介孔碳,主要有二维六方型(P6m)、三维立方体心结构(Imm)、三维双连续结构(Iad)。研究不同孔结构介孔碳电极对于不同阳离子溶液的吸附性能的影响,讨论了不同孔结介孔碳的吸附机理,发现P6m型电极对于一价阳离子的吸附最好,而Imm型电极比较适用于二、三价阳离子的吸附。通过接触角测试发现三种孔结构的介孔碳均具有较好的亲水性,且P6m型电极最优。充放电测试结果表明P6m型电极具有较好的电化学稳定性和较长的电极寿命。此外,还研究了三种孔结构在NaCl溶液中的电容型脱盐吸附性能,发现二维六方型结构的介孔碳的电容型脱盐吸附性能最好。-无机自组装方法,设计合成形态结构可控的介孔碳/纳米碳管复合材料。研究发现纳米碳管的含量为10%Ts为复合材料导电网络的形成提供了可能,使得复合电极的比电容相上海大学硕士学位论文VI比于单纯的介孔碳有所提高。而电极的电阻也因为导电网络的形成而有所降低。复合后的电极依旧具有良好的充放电可逆性和电化学稳定性。在能耗方面,由于复合电极电阻降低,复合电极在脱盐过程中的能耗也有所降低。通过脱盐性能研究发现,复合电极的电容型脱盐性能均高于介孔碳及活性碳。、CO2、KOH改性介孔碳/纳米碳管复合电极材料对其电化学及电容型脱盐性能的影响。通过改变活化条件,考察活化方法对复合电极结构及电化学性能的影响;综合比较,KOH活化得到的复合材料最适合用于电容型脱盐。而对于KOH活化,相比于其他的活化条件,KOH/C比例为2:1、温度为800℃时,复合电极的介孔数量增大、比表面积显著提高、比电容最大,电化学性能得以提高。充放电测试表明,KOH/C比例为2:1、温度为800℃条件下活化电极具有良好的电化学稳定性和充放电可逆性。研究还发现,虽然经过KOH活化后电极的电阻有所增大,但是由于电极的电容型吸附性能有所提高,因此电极在脱盐过程中的能耗并未增加。通过脱盐测试,发现上述活化条件下得到的电极相比于未活化复合电极具有更高的脱盐