煤基多孔碳表面改性与电容脱盐性能研究开题报告

全文总字数：4308字

1. 研究目的与意义（文献综述）

伴随着经济的快速发展和人口的快速增长，工业上和生活上对水的需求也越来越大。而地球上的水资源绝大多数的存在形式是海水或微咸水，可供人们直接利用的淡水资源只有2.5%，因此水资源短缺已经成为21世纪我们所面临的最严峻的问题之一。为了解决这一问题，满足人类家庭、工业等的需求，海水淡化技术受到越来越多国家的关注。电容脱盐技术（cdi）作为一种新型的海水淡化技术，因其具有低能耗、操作简单、对环境友好以及可再生等众多优点，不仅仅可用于海水淡化，也可以在废水治理以及硬水软化等领域提供新的思路。

电容脱盐技术的原理是在电极间施加外部静电场，迫使带电粒子向相反的带电电极移动，最终使得带电粒子被吸附在体溶液和电极板形成的双电层中，从而达到脱盐目的的过程。因此这项技术的核心就是吸附电极，而脱盐效率很大程度上依赖于电极材料的性能。通常情况下，cdi的电极材料需要具有比表面积高、孔隙（介孔）发达、导电性好、吸脱附循环稳定性、亲水性等特点。除此之外，低成本、对环境友好也是我们在实现大批量的工业生产、应用上必须考虑的问题。

当前的电极材料以碳材料为主，其具有不同的形式。商业上最常见的碳材料是活性炭，它具有高的比表面积和很强的吸附性能，但是它的能量密度有限，比电容值也偏低。除活性炭外，也有一些其他的碳材料，如石墨烯、碳气凝胶、碳纳米管、介孔碳等，但是这些碳材料合成路线较为复杂。褐煤具有资源丰富、价格低廉，具有高的含碳量等优点，以褐煤为原材料制备多孔碳是具有一定发展前景的。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：

（1）纳米多孔碳的制备。选用山西褐煤为原料，通过koh活化和惰性气氛下热处理制备纳米多孔碳记为nc1。

3. 研究计划与安排

第1—3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译；整理资料，在任务书的基础上，明确内容，确定技术路线，了解研究所需原料、仪器和设备，了解相关的结构和性能的测试方法；并完成开题报告；

第4—9周：熟悉纳米多孔碳的制备、改性与结构表征；

第9—11周：分析影响多孔碳脱盐性能的主要因素；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 吴阳春, 应迪文, 王亚林, 等. 电容脱盐技术及其在废水处理中的应用[j]. 水处理技术, 2019 (8): 2.

[2] 马力, 王黎, 夏正海, 等. 改性活性炭/碳纳米管复合电极脱盐性能研究[j]. 应用化工, 2018, 4.

[3] 孙娜. 碳基多孔结构材料的制备及其电容去离子性能研究[d]. 中国科学技术大学, 2019.