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泡沫炭的结构控制及其应用探索

作　者: 张翠翠
导　师: 詹亮
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 泡沫炭纳米碳纤维纳米碳管催化剂载体
分类号: TQ424
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

泡沫炭是一种具有三维网络结构的功能性材料。除了具有碳材料的常规性能外,泡沫炭还具有独特的孔结构、高导热系数、高导电率、大的接触面积、低密度及低膨胀率等特性,这些特性使得泡沫炭在化工、航空航天、电子等诸多领域有着广泛的应用。本文以中间相沥青为原料,采用自发泡制备孔结构规整,具有较高机械强度的泡沫炭并初步探索其在脱硝领域的应用。首先,通过在中间相沥青中分散适量的增强体,如纳米碳管,碳微球,增强泡沫炭的力学性能；其次,以高强度的泡沫炭为载体,乙烯为碳源、镍为催化剂、采用气相生长技术在泡沫炭表面合成均匀的纳米碳纤维层,合成CNFs-泡沫炭催化剂载体；最后,初步探索MnOx-CeO2/CNFs-泡沫炭在脱硝领域的应用。主要研究成果如下：1)采用机械搅拌-超声协同分散的方法,可以使纳米碳管(CNTs)均匀地分散在中间相沥青基体中。以其为原料,采用自发泡法,在600℃/3MPa发泡条件下制备出压缩强度为3.14 MPa、压缩模量为4.33 MPa的泡沫炭。2)以Ni为催化剂,采用化学气相沉积技术,在泡沫炭孔壁表面生长纳米碳纤维(CNFs),制备出高比表面积的CNFs-泡沫炭。泡沫炭预处理、催化剂担载方式、干燥方式和生长时间对CNFs的生长均有显著影响。在500℃、200ml/min总气体量的条件下,CNFs的平均直径为20nm,长度为2-5μm,CNFs-泡沫炭的比表面积达到70.23m2/g。3)以CNFs-泡沫炭为载体,MnOx-CeO2为催化剂,考察了该催化剂对NOx脱除的催化活性。其中,该催化剂在180～220℃温区,脱硝效率高于90%。

泡沫炭的结构控制及其应用探索

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