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氧化物在熔盐中的溶解度及熔盐电解法制备碳化物衍生碳

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摘要

第1章 绪论

1.1 氧化物溶解度的研究意义

1.1.1 氧化镁(MgO)

1.1.2 氧化铝(Al2O3)

1.1.3 氧化铁(Fe2O3)

1.2 熔盐电解法简介

1.2.1 熔盐性质

1.2.2 熔盐电解法的特点

1.3 熔盐电解法制备碳化物衍生碳(CDC)

1.3.1 碳材料概述

1.3.2 CDC概述

1.3.3 CDC的制备方法

1.3.4 CDC的结构与组成

1.3.5 CDC的应用

1.3.6 本课题的研究内容及意义

第2章 氧化物在熔盐中的溶解度

2.1 实验设备与试剂

2.1.1 实验设备

2.1.2 实验试剂

2.2 实验过程

2.2.1 实验装置图

2.2.2 实验原理

2.2.3 实验步骤

2.3 结果与讨论

2.3.1 MgO的溶解度

2.3.2 Al2O3的溶解度

2.3.3 Fe2O3的溶解度

第3章 熔盐电解法制备碳化物衍生碳

3.1 实验设备与试剂

3.1.1 实验设备

3.1.2 实验试剂

3.2 实验过程

3.2.1 实验装置图

3.2.2 实验原理

3.2.3 实验步骤

3.2.4 成分及形貌的表征

3.2.5 吸附性能的研究

3.3 电解体系的优化和设定

3.3.1 阳极的制备

3.3.2 熔盐体系的选择

3.3.3 阴极的选择

3.3.4 电解温度的确定

3.3.5 电解电压的确定

3.4 结果与讨论

3.4.1 电解的电流-时间曲线

3.4.2 成分及形貌分析

3.4.3 TG-DSC分析

3.4.4 甲基橙染料吸附性能的研究

第4章 结论

参考文献

致谢

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摘要

本文首先在873-1173K温度范围内分别制备了MgO、Al2O3和Fe2O3的饱和CaCl2和CaCl2-NaCl熔盐,并用酸碱滴定法研究上述氧化物在熔盐CaCl2和CaCl2-NaCl中的溶解度,获得上述氧化物在熔盐中的溶解度与温度的变化规律。在所测定的温度范围内,随着温度的升高,溶解度是增加的,并且溶解度和温度之间存在良好的线性关系,为氧化物的熔盐电解过程提供了基础数据。
  本论文初步探索了熔盐电解法制备碳化物衍生碳(CDC)过程,围绕对制备过程有重要影响的参数,如成型压力、烧结温度、电解温度、电解电压等因素进行了研究。通过对实验条件进行优化,得出20MPa下成型的TiC阳极片在950℃下烧结4小时后的电化学性能最佳,实验以等摩尔KCl-NaCl熔盐作为电解体系,电解温度为800℃,电解电压为1.5V。根据此条件以碳化钛为原料制备出CDC,并对产物CDC进行XRD、SEM、EDS和TG-DSC分析,确定了产物的成分为CDC,说明采用熔盐电解法制备CDC是可行的。
  研究了制备的CDC对甲基橙染料的吸附过程。结果表明:100min内CDC对不同浓度甲基橙的吸附均能达到平衡;甲基橙染料的起始浓度越大,产生的驱动力也越大,饱和吸附容量就越大,去除率反而降低;CDC对甲基橙的吸附量随温度的升高而降低,说明此吸附过程是放热的。同时对其吸附热力学和动力学进行了讨论,发现Langmuir吸附等温式比Freundich吸附等温式更能描述本实验的热力学过程,并计算得到热力学参数,显示出吸附过程为自发进行的。在吸附动力学研究中,二级动力学方程比一级动力学方程拟合的更好。熔盐

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