花瓣碳材料的制备与表征

论文总字数：14203字

目 录

摘要………………………………………………………………………

ABSTRACT…………………………………………………………………

第一章 绪论……………………………………………………………（1）

1.1生物质的简介………………………………………………………………………………（1）

1.1.1生物质的应用…………………………………………………………………………（1）

1.1.2生物质碳材料…………………………………………………………………………（2）

1.1.3生物质碳材料的制备方法……………………………………………………………（2）

1.2热分解法简介………………………………………………………………………………（3）

1.2.1炭化的原理……………………………………………………………………………（3）

1.2.2热分解法定义…………………………………………………………………………（3）

1.2.3热分解炭化反应研究进展……………………………………………………………（3）

1.3研究目的和研究内容………………………………………………………………………（4）

1.3.1研究目的………………………………………………………………………………（4）

1.3.2研究内容………………………………………………………………………………（4）

第二章 实验材料及方法………………………………………………（5）

2.1实验材料……………………………………………………………………………………（5）

2.2实验仪器……………………………………………………………………………………（5）

2.3表征手段……………………………………………………………………………………（5）

2.3.1X射线衍射……………………………………………………………………………（5）

2.3.2傅里叶红外光谱……………………………………………………………………………（5）

2.3.3扫描电子显微镜………………………………………………………………………（5）

第三章 花瓣碳材料的制备及表征……………………………………（6）

3.1引言…………………………………………………………………………………………（6）

3.2花瓣碳材料的制备…………………………………………………………………………（6）

3.3花瓣碳材料的表征…………………………………………………………………………（6）

3.3.1X射线衍射分析………………………………………………………………………（6）

3.3.2红外光谱分析…………………………………………………………………………（7）

3.3.3形貌表征………………………………………………………………………………（8）

3.4小结…………………………………………………………………………………………（9）

第四章 结论及发展前景………………………………………………（10）

4.1结论…………………………………………………………………………………………（10）

4.2前景…………………………………………………………………………………………（10）

参考文献………………………………………………………………（10）

致谢……………………………………………………………………（12）

花瓣碳材料的制备与表征

薛青

，China

Abstract：Activated carbon is a porous carbon material, which has a large specific surface area. Development of pore structure abundant surface functional groups, can develop a good adsorbent, which may be applied in environmental materials in waste water treatment. In recent years, as a new renewable biomass resources, active carbon began to draw widely attention. Their preparation methods include thermal decomposition method, microwave carbonization method, hydrothermal method, Large amounts of carbon of biomass contains active functional group on its surface.

Solid waste of cherry blossoms and Chinese redbud caused environmental pollution and resource waste. Recycling use of cherry blossoms and the bauhinia has economic and environmental benefits.

Using cherry blossoms and the bauhinia as carbon source, porous biomass carbon materials were prepared by thermal decomposition method. They were characterized by infrared spectrometer, scanning electron microscope (SEM), X - ray diffraction. The XRD spectra of two petal biomass carbon materials suggested that crystal of C₃N₄ was generated.

Key words：Cherry blossoms; Chinese redbud; Biomass carbon materials; Carbonization

1. 绪论

人类生活在同一个地球上，可供利用的资源是一定量的，人们对原生资源无限度的开发，使得能源危机日益严重。随着经济时代的发展，能源利用的类型也发生了变化，化石燃料能源慢慢被代替，可持续利用的能源不断被接受，可再生的资源已经成为世界专家研究的目标。

1.1生物质的简介

生物质是指通过光合作用形成的植物类生物体，经过自然变化或人类开采后失去原有代谢功能的生物体类材料，生物质是一种可以通过天然发展而生成的可不断利用的资源。生物质分布范围非常广，并且绿色环保、应用简单，己经开始在可持续资源中充当重要的角色。一直以来，生物质不仅可以作为生活中所必备的食品、饲料、能源，并且还能被加工成各种有利用价值的产品，如香料、药品、调味剂等，是人类生活中不可缺少的重要的资源。而且在可循环利用的能源中，生物质也是领先的，其不仅能储蓄太阳能，还是一种可以重复利用的碳源，可转化成普通的气态、固态和液态能源。

1.1.1 生物质的应用

近几年，各国学者们经由不断地钻研和探索，生物质物质得到了充分使用，研究出了以生物质作原料的能源、材料和化学品。

（1）生物质能源

生物质能源是指绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能后而存储在自身体内的能量，把生物质当作能源的载体，它与植物的光合作用有关。生物质比起水能、太阳能、风能等传统类的能源来，吸收量更大、分布范围更广、对环境的污染更低。

近些年来，因为传统能源的过度开采，生物质能源作为一种环保的可再生型能源，开始被学者所注意并利用，这样可以减少对传统能源的过量使用，降低化石资源的利用率，环境问题也会得到改善。一开始先将生物质反应转化为碳材料，然后将生物质碳材料当作燃料，这样既能改善生物质燃料的缺点，还使生物质资源得到了更好的利用，并有希望处理全球能源危机这一问题。Wu H等将小桉树木料在300～500 ℃的温度范围内反应，制备出了生物质碳材料，其热值(28 MJ/kg)是生物质(10 MJ/kg)的2.8倍，可与煤基燃料( 26 MJ/kg) 相提并论。

我国生物质材料主要来自农林产业，全国各个自然区域都有分布，根据中国的国情，生物质能源开发应该把有机废物和在边际土地种植的植物作为其主要的来源。

（2）生物质化学品

生物质如淀粉、糖、甲壳素等可通过化学转化、生物转换等方式反应成更加有使用价值的化学品，如糖基精细化学品、生物燃料、甲壳素衍生物等，受到全世界越来越多的人的关注。目前, 在我国此技术还处在探索阶段,主要是因为生物质在制备化学品的工艺中，加热速率较难控制^[10]。

（3）生物质材料

生物质材料指由动物、植物以及微生物等生命体衍生而来，主要由C、H、O三种元素构成的有机高分子物质，主要包括甲壳素基材料、淀粉基材料、纤维素基材料、魔芋葡柑聚糖等。另外，生物质碳材料作为一种性能优良的材料，在能源供给与环境治理领域都有良好的应用前景。

1.1.2 生物质碳材料

人们经过一直的探索，得出了凡是含植物纤维的生物质都可以经过一系列反应过程生产出木炭类新材料，然后出现了具有良好性能的生物质碳材料。生物质碳材料，是由含碳丰富的生物质，如各类植物、动物骨头、动物粪便、植物根茎，木屑和麦秸秆、城市和工业、 林农业废弃物等，通过炭化和热解过程最后生成的物质。除了碳材料的强吸附性能外，生物质碳材料还是稳定的、可回收的，还具有发达的微孔结构、高的比表面积、稳定的芳香结构和丰富的表面含氧官能团，因此其性能要比使用传统化石原料等制备的碳材料好。

1.1.3 生物质碳材料的制备

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