碳纳米管吸附性能的研究

摘要

炭吸附材料由于具有较大的比表面积，稳定的物理、化学性质，具有较强的吸附性能，已成为最具代表性的一类空气净化材料。碳纳米管具有一些独特的性质，如特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质等。因此碳纳米管自出现以来即引起关注并广泛应用于诸多科学领域。碳纳米管（CNTs）由于具有较大的比表面积，因此具有良好的吸附能力，现在已经被应用于储氢及吸附剂等领域。

本次研究主要是针对CNTs的吸附能力，通过KOH活化的方法进一步增大CNTs的比表面积，进行甲基橙吸附实验并探索活化需要的最佳碱炭比，之后通过改变其它因素如震荡时间及CNTs的用量进一步探究CNTs的吸附能力。

关键词：吸附材料；碳纳米管；活化；

Abstract

Carbon adsorption material has larger specific surface area, stable physical and chemical properties, with strong adsorption properties, has become a kind of the most representative materials of air purification. Carbon nanotubes have some unique properties, such as special conductive properties, mechanical properties and physical and chemical properties. Therefore carbon nanotubes since there has caused concern and that is widely used in many fields of science.As Carbon nanotubes (CNTs) has a larger surface area, it has a good adsorption capacity, has now been applied to the field of hydrogen storage and adsorbent.

This study focuses on the adsorption capacity of CNTs. Using the KOH activation method increase the specific surface area of CNTs. For methyl orange adsorption experiments and explore the best alkali activated carbon ratio required. Then chang other factors such as the shock time and the amount of CNTs to further explore the adsorption capacity of CNTs.

Keywords: Adsorption material; Carbon nanotubes; Activation;

目录

1绪论 (1)

1.1课题研究背景 (1)

1.2本文研究的内容和意义 (2)

1.2.1实验研究的主要内容 (2)

1.2 .2研究意义 (2)

1.3碳纳米管的结构与特性 (2)

1.3.1碳纳米管的结构 (2)

1.3.2碳纳米管的吸附特性 (3)

1.4碳纳米管的纯化 (4)

1.5碳纳米管的活化 (5)

2碳纳米管的KOH活化实验 (7)

2.1活化实验方案设计 (7)

2.2仪器与试剂 (7)

2.3实验内容及过程 (7)

2.4实验误差分析 (8)

3碳纳米管吸附甲基橙实验 (10)

3.1甲基橙吸附实验目的 (10)

3.2仪器与试剂 (10)

3.3实验内容及过程 (10)

3.4数据分析及实验结论 (11)

4其它因素对甲基橙吸附的影响 (15)

4.1震荡时间对吸附效果的影响 (15)

4.2碳纳米管用量对吸附效果的影响 (17)

5结论 (19)

致谢 (21)

参考文献 (22)

1绪论

1.1课题研究背景

随着室内装修的不断升温，各种建筑材料的广泛应用，由此引发的室内空气污染越来越受到人们的关注，其中主要的污染物为来源于油漆、胶合板、刨花板、内墙涂料、塑料贴面等材料中的甲醛、苯、VOC(Volatile Organic Compounds)等挥发性有机物。近年来，针对上述这些污染物的各类空气净化器越来越频繁的出现在人们的工作和生活环境中。常见的空气净化技术有：光催化、高压静电、负离子、等离子、吸附等以及相关的复合技术。吸附类空气净化技术目前使用比较广泛。

当前使用用最多的吸附材料是活性炭，早在第一次世界大战期间，活性炭就被应用于防毒面具。通过防毒面具应用的推动，活性炭市场不断扩大，活性炭的吸附功能在众多行业的精制、回收、合成上的应用陆续开发。到20世纪40年代，随着环境保护日益受到重视，政府法令的日趋严格。活性炭在空气净化等方面的用量剧增，越来越多的应用在环保产业。自2003年非典期间的活性炭口罩和纯净水的净化应用，使活性炭进入人们的日常生活中。近几年发展起来的运用活性炭的吸附特性吸附室内有害气体消除室内污染，成为活性炭应用的一次新革命。

碳纳米管是继富勒烯之后出现的又一种新型碳质纳米材料，与传统碳质材料相比，碳纳米管具有一些独特的性质，如特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质等。因此碳纳米管自出现以来即引起关注并广泛应用于诸多科学领域。例如根据碳纳米管独特的一维管状结构和极大的长径比可将其制成高效的传质单元；超薄的针形尖端使碳纳米管可用做扫描隧道显微镜及原子力显微镜的探针；碳纳米管具有较强的场发射性能，是一种优良的场效应晶体管材料，Duan等在研究中发现，用金属铯对单壁碳纳米管进行修饰能加强场发射性能；碳纳米管兼具金属或半导体导电性，是一种理想的电极材料，Sotiropoulou等将在铂电极表面生长的直线型多壁碳纳米管进行氧化处理，在碳纳米管开口端引入了羧基并能够有效地固定葡萄糖酶，为信号控制提供了优良的传导平台，碳纳米管的比表面积较