【摘 要】
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当今社会,工业科技发展迅速,为人类的生活带来便利,在此过程中,各类功能材料的开发和利用也促进了科技的进步和觉醒。而碳材料作为重要的结构材料和功能材料,因其具有良好的性能,较高的导热系数,良好的化学惰性等等优点,被人们广泛的应用于冶金、机械、电子、化工等领域。但是,由于地球化石资源的储备有限,且再生过程漫长而困难,使得碳材料的发展和应用受到了巨大的限制,寻找更好的资源来解决碳材料的来源问题是当下的热
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当今社会,工业科技发展迅速,为人类的生活带来便利,在此过程中,各类功能材料的开发和利用也促进了科技的进步和觉醒。而碳材料作为重要的结构材料和功能材料,因其具有良好的性能,较高的导热系数,良好的化学惰性等等优点,被人们广泛的应用于冶金、机械、电子、化工等领域。但是,由于地球化石资源的储备有限,且再生过程漫长而困难,使得碳材料的发展和应用受到了巨大的限制,寻找更好的资源来解决碳材料的来源问题是当下的热点也是长久不变的难题。生物质资源包括林业生物质,农业废弃物,水生植物,能源植物等等,他们不仅能成为强大的碳材料来源,同时还具备可再生和易得的优势,因此,生物质资源是碳材料理想的来源。由于碳材料具有多种多样的结构和性能,以碳为骨架,负载金属而制作的碳基/金属复合材料,吸附剂,以及异相催化等领域的研究中获得了大量的关注。为了开发生物碳基材料/金属复合材料,本文的第一个实验以木质磺酸盐为原料,通过简单的水热法成功合成了具有优异热稳定性和吸附能力的铜硫化合物/碳复合材料（CuxSy/Carbon）。通过调整温度和试剂的质量比,研究了最佳合成条件。通过扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）对复合材料的形貌和物理性能进行了表征。通过Zeta电势分析,比表面积吸附仪（BET）和X射线光电子能谱（XPS）对复合材料的表面化学成分和微观结构性质进行了表征和分析。Langmuir吸附模型和伪二阶模型很好地描述了复合材料对Pd（II）和Pd（IV）的吸附,并且通过模型的拟合得到的复合材料对Pd（IV）和Pd（II）的吸附容量分别为114 mg/g为101 mg/g。更重要的是,被吸附的钯可以用盐酸和硫脲解吸,这表明典型复合材料具有良好的耐久性和再循环性能。这项工作可能为木质素或其衍生物的利用提供新的指导,并丰富了贵金属回收领域的研究。随后通过镍离子交联于海藻酸盐,与组氨酸搅拌混合成水凝胶,随后经过干燥和热解,制备了高度分散的Ni纳米颗粒改性的氮掺杂的介孔生物碳材料（Ni-N@C）。随后将所得的Ni-N@C纳米催化剂用Pd2+溶液处理,并通过Ni的还原性将少量的Pd纳米粒子沉积在Ni的表面上,从而实现了贵金属材料的高分散。该生物碳/金属复合材料被用在高浓度对硝基苯酚的降解体系中,并且表现出了极其出色的性能。不仅大大缩短了对硝基苯酚降解所需时间,而且还具有催化剂易于分离的特点。此外,即使在五个反应循环之后,该催化剂也保持了良好的催化能力。总的来说,这项工作可为在工业和处理高浓度对硝基苯酚的实际应用中最大程度地利用贵金属改性的介孔N掺杂碳负载的催化剂提供新的指导,并且开拓了生物质碳骨架负载金属的应用。
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