纤维素基碳球的合成及其在环己烯氧化和电容器中的应用

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由于不可再生资源的不断消耗,人们对于可再生资源的研究也不断增多,其中可再生资源中研究最多的为生物质材料。纤维素作为自然界中含量最丰富的可再生资源和生物质材料,并未得到充分的利用,大部分直接作为燃料直接燃烧,造成严重的环境污染。由于纤维素结构的独特性,如何有效的充分利用纤维素已经成为了热门的研究方向。基于纤维素结构的特性,本论文首先以不同的铁盐为催化剂通过水热反应对纤维素进行降解处理,以降解产物为前驱体合成了一系列具有中空结构或实心碳球,考察了它们作为催化剂载体和电容器器件的应用,具体研究内容如下:(1)以六水合硫酸亚铁铵为催化剂,对纤维素进行水热降解处理,进而合成了具有中空结构的碳球。通过优化合成条件,合成了最优结构的中空碳球(最优合成条件:水用量100 mL;碳源和结构调控剂的质量比1:1;pH=1;水热时间2 d;碳化温度700°C),并以其为载体制备了一系列中空碳球/金催化剂。在环己烯氧化反应中,最优催化剂Au-C-100(H2O)-1:1-pH1-2d-700-1%表现了较好的催化性能:环己烯转化率为52.7%,C6化合物的选择性为87.5%,TOF值为746 h-1,催化剂可以重复使用3次而无明显失活。(2)以六水合三氯化铁为催化剂,对纤维素进行水热降解处理,并对降解产物进行MS和FT-IR表征。以降解产物为碳源采用软模板法合成了实心碳球,并对其进行了TEM,氮气吸脱附表征和电化学性能测试。结果表明对合成的碳球进行活化后,其BET比表面积可达1065 m2/g,孔容为0.31 cm3/g。在电容器比电容测试中,未活化碳球比电容为92.6 F/g,活化后碳球比电容为149.5 F/g。
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