微藻合成氮掺杂碳材料的制备与应用
生物质作为一种可再生资源，得到了广泛研究和关注。将生物质合成碳材料是一种简单高效的利用方式，并且具有巨大的应用前景。根据目前研究可知，将碳材料改性可以有效提高其表面活性和电化学性质，能够有效提高碳材料的利用价值和应用范围。而常用的一种改性方式即为用氮元素掺杂碳材料。本实验使用微藻和葡萄糖，通过水热方式得到固相液相两种前驱体，其中微藻作为碳源和氮源，葡萄糖可有效固定微藻中的氮元素。液相前驱体通过硬模板法合成氮掺杂有序介孔碳材料，固相前驱体通过KOH活化法合成氮掺杂高比表面积碳材料，并使用两种碳材料进行CO2吸附，双电层超级电容器和负载Ru作为催化剂载体进行应用性能进行表征和测试。主要研究成果如下:(1)本实验合成的两种碳材料均有氮元素掺杂，合成体系具有普适性，可用于其它原料生物质合成杂元素掺杂碳材料，并且可以通过对温度调控，对碳材料孔径和比表面积进行控制。(2)其中螺旋藻和葡萄糖在750℃合成的氮掺杂高比表面积碳材料具有最高比表面积1893.26m2g-1，和氮元素含量2.9wt％。(3)本实验合成的碳材料均具有较高CO2吸附能力和电容性，在0℃下CO2吸附量最高可达5.72mmol g-1。并且在双电层超级电容器体系中，在1A g-1的高电流密度下，比电容最高可达335.7F g-1。通过对比可知氮元素对吸附性和电容性都起到了关键作用。(4)通过将有序介孔碳材料负载Ru制备成催化剂，用于催化氢解苹果木，并和商业Ru/C催化剂进行对比，由于其具有更好的孔道结构，其中木质素油转化率为45％，略高于商业化Ru/C。
碳材料;氮掺杂;孔道结构;吸附能力;电容性能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
方云明
2019
中文
TB34
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）