论文摘要
本论文以一步法静态化学氧化聚合制备纳米结构聚苯胺/酶解木质素复合物,并将其作为重金属离子吸附剂；接着,以木质素磺酸为分散剂制备了聚苯胺（衍生物）/木质素磺酸复合物球；然后以聚苯胺（衍生物）/木质素磺酸复合物球为前驱体,采用高温热解工艺制备形貌、结构以及氮含量可控的含氮炭微/纳米球,并将其用作锂离子电池的负极材料。首先,以苯胺和酶解木质素为原料,采用静态聚合法制得具有层状结构的聚苯胺/酶解木质素复合物,并将该复合物作为银离子和金离子的吸附剂。研究发现复合物对银离子和金离子的吸附以氧化还原吸附为主。对于银离子吸附,当Ag+的初始浓度为50 mmol L-1时,其最大吸附容量和吸附率分别为662.0 mg g-1和24.5%,吸附产物中含有长度达10 mm的锯齿状自组装单质银带；而对于金离子吸附,当Au3+的初始浓度为5.0mmol L-1时,其最大吸附容量和吸附率为1452.2 mg g-1和98.3%,对Au3+的吸附动力学和热力学模型分析表明,其吸附过程与准二级吸附方程和Freundlich等温方程相符合。其次,分别以苯胺、2-乙基苯胺、N-乙基苯胺为单体,木质素磺酸（LS）为分散剂,制备了微/纳米结构聚苯胺/木质素磺酸（PANI-LS）.聚（2-乙基苯胺）/木质素磺酸（PEA-LS）和聚（N-乙基苯胺）/木质素磺酸（PNA-LS）复合物。研究表明,LS含量对复合物的形貌、结构和性能有很大影响。对PANI-LS和PEA-LS复合物,当LS的含量为20wt.%时,分别得到平均直径为80 nm和170 nm的纳米球；而对PNA-LS,当LS的含量为2.5wt.%时,得到平均直径为1.3μm的微球。第三,取以上三种聚苯胺（衍生物）/木质素磺酸复合物为前驱体,采用常压高温热解工艺在不同温度下制备含氮炭球。以PANI-LS为前驱体在700℃碳化可得到氮含量为8.78%、平均直径为140nm的炭纳米球（CPAN）;以PEA-LS为前驱体在700℃碳化可得到氮含量为7.77%、136nm的炭纳米球（CPEA）;以PNA-LS为前驱体在700℃碳化得到氮含量为7.60%、780nm的炭微球（CPNA）。对这些炭微/纳米球进行分析可以发现,这些炭球中各元素的含量、孔的结构及表面积均在碳化过程变化很大。最后,以不同碳化温度下得到的含氮炭微/纳米球作为锂离子电池负极材料,并在100mA g-1的恒定电流下进行充放电测试。结果表明,相对于其他温度下碳化得到的炭微／纳米球,在700℃下碳化得到的炭微/纳米球CPAN-700, CPEA-700和CPNA-700拥有较好的电化学性能。同时,研究了CPAN-700在不同的恒定电流（60 mA g-1和200 mA g-1）下的电化学性能,结果表明充放电电流的大小对CPAN-700的可逆容量有着很大的影响。