碳基多孔海绵的制备及其光热再生性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

室内环境中存在的各种挥发性有机化合物(vocs)如甲醛、苯和邻苯二甲酸酯类物质,人体长期暴露其会带来严重的健康问题,室内空气越来越受到人们的重视。

目前室温催化氧化甲醛的研究基本已经成熟,c. zhang等研究了pt/tio2对甲醛的室温光催化氧化,l. miao总结了锰氧化物用于催化空气中甲醛的研究。但是,对于室内环境中存在的复杂组分,例如苯和甲苯等,目前仍然没有有效的控制方法,据报道,真空紫外光催化可在室温下将甲苯分解,但在光催化过程中会产生有害中间体,使其应用受限。吸附法将vocs从气相转移到吸附剂表面,x.zhang等的研究中使用多孔碳材料吸附vocs,利用碳材料成本低、可调节的孔隙和表面结构等特点,可有效降低气相中vocs的浓度,但吸附饱和的碳材料通常需要额外的电加热设备将其再生,使其应用收到限制,如何对其进行高效率、低能耗的再生,是这一领域面临应用的挑战。除了吸附性能外,碳材料还拥有许多其他的特殊性能未得到充分开发,例如其光热特性,x. du的研究显示,近红外光照射下,碳基材料表现出强大的光吸收和发热特性,波长为800 nm(4.5w/cm2)的激光可以将碳球的温度(60 ug/ml)从20℃加热到70℃,因此,为解决吸附材料难再生的问题,可考虑利用太阳能代替外部加热器直接驱动碳材料进行热再生。

碳材料的光热特性可通过调整表面微观结构和孔道结构来增强,x. li等提出具有多孔结构的材料可更有效地捕获光,w. wei等研究发现,通过构建分层结构的多孔材料,可使得光在材料孔道内以及腔内部内进行多次反射和光散射,增加光行进路径的数量,从而增强材料与光的相互作用时间和光吸收效率。为提高碳材料的光捕获能力,可以考虑利用市面上常见的海绵,其具有三维大孔结构,将其与具有中孔和微孔的碳材料结合,构建集成的分层结构,通过多次反射来增强光的散射和吸收,实现高效的光利用。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1.文献调研,全面了解国内外对去除室内vocs的研究现状与发展趋势,以及选题对社会、环境等的意义;

2.样品制备,分别设计制备mno2、c@mno2、c@mno2@海绵的实验方案;

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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。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,制备样品,进行材料测试并分析。

第7-12周:对样品的光热转化性能及光热再生性能进行测试,分析其作用机制。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] t. salthammer, y. zhang, j. mo, h.m.koch, c.j. weschler, assessing human exposure to organic pollutants in theindoor environment, angew. chem. int. ed. 57 (2018) 12228–12263.

[2] c.j. weschler, chemistry in indoorenvironments: 20 years of research, indoor air 21 (2011) 205–218.

[3] c. jiang, d. li, p. zhang, j. li, j.wang, j. yu, formaldehyde and volatile organic compound (voc) emissions fromparticleboard: identification of odorous compounds and effects of heattreatment, build. environ. 117 (2017) 118–126.

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