论文题目: 聚丙烯腈基活性中空炭纤维的制备和性能的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 朱群玉
导师: 王庆瑞
关键词: 聚丙烯腈基中空活性炭纤维,吸附,预氧化,炭化,活化,表面等离子体处理,化学镀铜
文献来源: 东华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本课题以聚丙烯腈（PAN）中空纤维为前驱体,对PAN基活性中空炭纤维的预氧化、炭化、活化制备条件和性能进行了系统的研究。研究了PAN-ACHF的制备条件对炭纤维结构和性能的影响;以KOH为活化剂,制备出具有超大比表面积的PAN-ACHF;考察了结构与性能间的关系,对PAN基中空活性炭纤维的孔结构和性能进行表征;运用等离子表面改性处理技术,对PAN炭纤维表面镀铜的工艺和机理进行了研究。主要研究结果如下: 1.研究了预氧化条件对炭纤维结构和性能的影响。预氧化温度有适当的范围,温度过低氧化不充分,温度过高氧化过度。时间对预氧化程度的影响和温度具有互补互换性。随着温度的提高和时间的延长,ACHF对碘和亚甲基兰的吸附量总体呈先增大后降低。随着升温速率的降低,活化得率明显提高;对碘和亚甲基兰的吸附量影响不大。最合适的预氧化条件为:温度250℃、时间2hr、升温速率5℃/min。 2.研究了炭化过程对PAN-ACHF结构和性能的影响。炭化温度对活性炭纤维的得率和吸附性能的影响显著。随着炭化温度的增加,炭化得率迅速下降;且变化规律基本一致;随温度的比表面积增加,总体呈先增后降,在900℃时达最大值。炭化时间对活化丝的影响与温度基本一致,活化丝的比表面积和吸附性能在炭化时间为60min达到最大值。随升温速率的增加,活化得率明显下降,比表面积,及对碘和亚甲基兰的吸附量均呈增加趋势。最佳的炭化条件为:温度900℃,时间1hr,升温速率30℃/min。 3.研究了CO2法活化条件对PAN-ACHF结构和性能的影响。活化温度和时间对活化收缩率的影响不大。活化温度对ACHF活化得率的影响非常显著,随着活化温度的增加,活性炭纤维的活化得率迅速下降:温度对比表面积和吸附性能的影响有相同的趋势,随温度的增加先升后降,在950℃有最大值。CO2活化法制备PAN-ACHF,活化时间对结构和性能影响显著,且时间和温度有互补性。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 炭纤维的研究进展
1.1.1 炭系吸附剂及炭功能材料
1.1.2 炭纤维的结构
1.1.3 活性中空炭纤维的特点
1.1.4 炭纤维的研究进展
1.2 炭纤维的吸附性能
1.2.1 炭纤维的吸附机理
1.2.2 炭纤维的吸附性能表征
1.3 PAN基活性中空炭纤维的性能和制备
1.3.1 PAN基活性中空炭纤维的吸附性能
1.3.2 PAN基活性中空炭纤维的制备
1.4 PAN基中空活性炭纤维在吸附领域的应用
1.5 PAN炭纤维表面化学镀铜方法的研究
1.6 本文研究内容
参考文献
第二章 PAN基中空炭纤维预氧化条件的研究
2.1 引言
2.2 实验原料与仪器
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法与与结果处理
2.3.1 预氧化工艺
2.3.2 PAN-ACHF的制备
2.3.3 测试项目和方法
2.4 纤维的热性质
2.5 预氧化温度对PAN-OHF、ACHF结构和性能的影响
2.5.1 预氧化温度对PAN-OHF、ACHF结构的影响
2.5.2 预氧化温度对PAN-OHF、ACHF性能的影响
2.6 预氧化时间对PAN-OHF、ACHF结构和性能的影响
1、预氧化时间对PAN-OHF芳构化指数AI的影响
2、预氧化时间对PAN-OHF收缩率的影响
3、预氧化时间对PAN-ACHF活化得率和收缩率的影响
4、预氧化时间对PAN-ACHF吸附性能的影响
2.7 预氧化升温速率对PAN-OHF、ACHF性能的影响
1、预氧化升温速率对PAN-ACHF得率和收缩率的影响
2、预氧化升温速率对PAN-ACHF吸附性能的影响
2.8 结论
参考文献
第三章 PAN基中空炭纤维炭化条件的研究
3.1 引言
3.2 实验原料与仪器
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验仪器与实验用气体
3.3 实验方法与结果处理
3.3.1 炭化工艺
3.3.2 PAN-CHF的制备
3.3.3 测试项目和方法
3.4 炭化温度对PAN-CHF、ACHF结构和性能的影响
3.4.1 炭化温度对PAN-CHF、ACHF结构的影响
3.4.2 炭化温度对PAN-CHF、ACHF性能的影响
3.5 炭化时间对PAN-CHF、ACHF结构和性能的的影响
3.5.1 炭化时间对PAN-CHF、ACHF形态结构的影响
3.5.2 炭化时间对PAN-CHF、ACHF性能的影响
3.6 炭化升温速率对PAN-ACHF性能的影响
1、炭化升温速率对PAN-ACHF得率和收缩率的影响
2、炭化升温速率对PAN-ACHF比表面积的影响
3、炭化升温速率对PAN-ACHF吸附性能的影响
3.7 结论
参考文献
第四章 CO_2法制备PAN基中空炭纤维活化条件的研究
4.1 引言
4.2 实验原料与仪器
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验仪器和实验用气体
4.2.3 实验仪器和测试项目
4.3 CO_2活化法PAN-ACHF的制备
4.3.1 活化工艺
4.3.2 PAN-ACHF的制备
4.4 活化温度对PAN-ACHF结构和性能的影响
4.4.1 活化温度对PAN-ACHF形态结构的影响
4.4.2 活化温度对PAN-ACHF性能的影响
4.5 活化时间对PAN-ACHF结构和性能的影响
4.5.1 活化时间对PAN-ACHF结构的影响
4.5.2 活化时间对PAN-ACHF性能的影响
4.6 PAN基实心炭纤维与中空炭纤维的比较
4.7 结论
参考文献
第五章 KOH活化法制备PAN基中空活性炭纤维活化条件的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 实验仪器和实验用气体
5.2.3 测试项目
5.3 KOH法PAN-ACHF的制备
5.3.1 KOH法活化工艺
5.3.2 KOH法PAN-ACHF的制备
5.4 KOH溶液浸渍时间的选择
5.5 KOH溶液浓度对PAN-ACHF结构和性能的影响
5.5.1 KOH溶液浓度对PAN-ACHF结构的影响
5.5.2 KOH溶液浓度对PAN-ACHF性能的影响
5.6 活化温度对PAN-ACHF性能的影响
5.7 活化时间对PAN-ACHF性能的影响
5.8 CO_2和KOH活化法对PAN-ACHF性能影响的比较
5.9 结论
参考文献
第六章 PAN-ACHF孔结构与吸附性能的研究
6.1 引言
6.2 实验原料与仪器
6.2.1 实验原料
6.2.2 实验仪器
6.3 测试项目和方法
6.4 PAN-ACHF氮气吸附等温曲线
6.5 PAN-ACHF的孔径分布
6.6 PAN-ACHF的比表面积和总孔容积
6.7 结论
参考文献
第七章 PAN炭纤维表面化学镀铜的研究
7.1 引言
7.1.1 化学镀铜的原理及工艺
7.1.2 等离子体表面改性原理
7.2 实验原料与仪器
7.2.1 实验原料
7.2.2 实验用药品
7.2.3 实验仪器
7.3 实验方法与结果处理
7.3.1 实验工艺条件
7.3.2 实验方法
7.3.3 测试项目及方法
7.4 化学镀条件对镀层增重率的影响
7.4.1 敏化、活化、还原时间对镀层增重率的影响
7.4.2 化学镀的温度与时间对增重率的影响
7.5 等离子体处理对铜层增重率的影响
7.5.1 试验方案的设计
7.5.2 等离子体增重处理的试验方案
7.6 炭纤维表面分析结果及讨论
7.6.1 炭纤维表面形态的变化
7.6.2 炭纤维表面成分的变化
7.7 结论
参考文献
攻读博士学位期间发表论文情况
致谢
发布时间: 2006-05-19
参考文献
- [1].聚丙烯腈基活性中空炭纤维结构和性能的研究[D]. 孙俊芬.东华大学2005
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