《分級孔多維碳/納米金屬的製備及環保特性研究》是依託上海交通大學，由劉慶雷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：分級孔多維碳/納米金屬的製備及環保特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉慶雷
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目基於生物質的分級多孔結構特徵，將生物質的分級結構、內部組分與多孔表面納米改性技術相結合，研究其複合製備機理及組織與性能之間的內部關係。通過以選取的生物質為模板，利用模板原有的或通過浸漬引入的磁性金屬先驅體在非惰性氣氛熱處理過程中原位自生出磁性納米金屬顆粒，並以其為催化源，在氣相沉積過程中進一步在分級多孔結構表面誘發碳納米管/纖維，製備分級多孔、多維碳/納米金屬複合材料，並研究其環保特性。通過本項目的研究，以期建立基於生物質模板的分級多孔、多維碳及複合材料的思路和體系，揭示以自然分級多孔結構為模板，原位自生磁性金屬納米顆粒和碳納米纖維結構的設計思想和控制措施，研究其複合機理以及結構功能遺傳性和材料改性之間的關係。揭示生物質的分級多孔、多維結構對吸附特性的影響機制，為新型環保用分級多孔結構的設計和製備提供新思路。
結題摘要
我國是農業大國，每年產生大量的農作物廢棄物和其他植物類生物質，這些生物質目前大多被作為廢棄物處理，對環境、社會產生巨大的壓力。這些植物生物質主要成分均為碳、氫、氧等元素，並且本身具有精細的分級結構，從而輔助實現植物所需的一些功能特性。為了變廢為寶，緩解環境壓力促進社會可持續發展，本課題以幾種典型的植物生物質為原材料，將生物質的分級結構、內部組分與多孔碳表面納米改性技術相結合，研究製備了高表面積多孔石墨化碳、多孔碳/金屬、多孔CNTs/碳/金屬等材料，從而建立了基於植物生物質的分級多孔碳及複合材料的製備思路和體系。課題首次報導了原位自生的超細鎳納米催化劑顆粒對固態碳表面超薄石墨化納米結構的催化現象，並揭示了這種新型催化石墨化現象的機理，從而建立了從植物生物質到孔結構、石墨化納米結構可調控的功能碳材料的技術路線，這為低成本、大規模製備高比表面積（＞1500 m2/g）的多孔石墨化碳及其複合材料提供了一種新途徑。在此基礎上，針對目前我國面臨的能源、環境等關鍵領域，課題研究了生物質多孔碳及複合材料在水淨化、電磁輻射防護、超級電容器方面的性能，重點揭示了生物質分級結構和人工納米改性組織成分對功能特性的耦合效應，為利用生物質製備功能碳材料的研究提供理論依據和實用途徑。
