纸纤维高温水解制备碳微球答辩课件
碳纤维的制作过程演示幻灯片
Ｂ、 芳纶纤维的热稳定性
芳纶纤维有良好的热稳定性，耐火而不熔，在180℃ 的温度下，仍能很好的保持其性能，当温度达487 ℃时 尚不熔化，但开始碳化。
由于芳纶不熔融也不助燃，短时间内暴露在300℃以上， 对于强度几乎没有影响。在-170℃的低温下也不会变脆，仍 能保持其性能。
36
芳纶细纱和粗纱的热性能
性能 在空气中高温下长期 使用温度(℃) 分解温度(℃) 拉伸强度(MPa)
在室温下16个月 在50℃空气中2个月
在100 ℃空气中 在200 ℃空气中 拉伸模量(GPa) 在室温下16个月 在50℃空气中2个月
数据 160
性能 在100 ℃空气中
数据 113.6
500
无强度损失 无强度损失
3170 2720
8 碳纤维
1
1. 碳纤维概念 2. 碳纤维的制作方法 3. 以聚丙烯腈 (PAN) 为原料制造的碳纤维 4. 碳纤维的表面处理
2
由有机纤维或低分子烃气体原料在惰 性气氛中经高温(1500ºC)碳化而成的纤维 状碳化合物，其碳含量在90%以上。
3
制造的方法：
在惰性气氛中将小分子有机物(如 烃或芳烃等）在高温下沉积成纤维。 此法用于制造晶须或短纤维，不能用 于制造长纤维。
芳纶的湿强度几乎与干强度相等。对饱和水蒸 气的稳定性，比其它有机纤维好。芳纶对紫外线是 比较敏感的。若长期裸露在阳光下，其强度损失很 大，因此应加能阻挡紫外光的保护层。
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KevIar纤维表面缺少化学活性基团，用 等离子体空气或氯气处理纤维表面，可使 Kevlar纤维表面形成一些含氧或含氮的官能团， 提高表面活性及表面能，显著地改善对树脂的 浸润性和反应性，增加界面粘结强度。
水热碳化法制备碳纳米材料
⽔热碳化法制备碳纳⽶材料《纳⽶材料与纳⽶技术》论⽂⽔热碳化法制备碳纳⽶材料摘要：⽔热碳化法是⼀种重要的碳纳⽶材料的制备⽅法，本⽂综述了近年来以糖类和淀粉等有机物为原料，采⽤⽔热碳化法制备各种形貌可控碳纳⽶材料的研究现状，并提出了该⽅法研究中存在的问题以及今后可能的发展⽅向。
关键词：⽔热碳化法、碳纳⽶材料、碳微球、碳空⼼球、核壳结构复合材料1 引⾔形态可控的碳纳⽶材料由于独特的结构和性能⽽受到研究者的普遍关注[1]，常见的制备⽅法有化学⽓相沉积法(CVD)[2]、乳液法[3]和⽔热碳化法[4]等。
⽔热碳化法是指在⽔热反应釜中，以有机糖类或者碳⽔化合物为原料，⽔为反应介质，在⼀定温度及压⼒下，经过⼀系列复杂反应⽣成碳材料的过程[5]。
图1为⽔热碳化法所制备的各种形貌的碳材料。
与其他制备⽅法相⽐，采⽤⽔热碳化法所制备的纳⽶碳材料具有显微结构可调、优良的使⽤性能、产物粒径⼩⽽均匀等特点。
本⽂综述了⽔热碳化法制备形态可控碳纳⽶材料的最新研究进展，概括了⼯艺因素对碳纳⽶材料合成过程的影响，最后提出了⽔热法合成碳纳⽶材料今后可能的研究⽅向。
图 1 ⽔热碳化法制备各种形貌碳材料的⽰意图2 ⽔热碳化法制备碳微球碳微球由于具有⼤的⽐表⾯积、⾼的堆积密度以及良好的稳定性等，被应⽤于锂离⼦电池[6]、催化剂载体[7]、化学模板[8]、⾼强度碳材料[9]等⽅⾯，拥有⼴阔的应⽤前景。
Yuan等[10]以蔗糖为碳源，先采⽤⽔热碳化法合成碳微球，再使⽤熔融的氢氧化钾溶液对合成产物进⾏活化处理，制得粒径为100-150nm的碳微球。
研究表明活化后碳微球的⽯墨化程度有很⼤提⾼，且表现出良好的电化学性能。
其⽐容量达到382F/g，单位⾯积电容达到19.2µF/cm2，单位体积容量达到383F/cm。
Liu等[11]以琼脂糖为原料，采⽤⽔热碳化制备出粒径范围为100～1400nm的碳微球，研究结果表明碳微球的粒径随琼脂糖的浓度的增加⽽增⼤，且所制备的碳微球的表⾯富含⼤量的含氧官能团，这些官能团可以很好地吸附⾦属离⼦或者其它有机物等，因此该材料在⽣物化学、药物传输以及催化剂载体等⽅⾯具有很好的应⽤前景。
纤维复合材料湿热胀缩细观力学模型硕士论文答辩ppt
复合材料宏观有限元模型的正确性
纺织复合材料的前三阶振型
第一阶振型 第三阶振型
第二阶振型
由图可以看出，纺织复合材料的 前三阶弯曲固有振动第一阶和第 二阶为绕y轴的弯曲振动，第三
阶为绕x轴的扭转振动。
总结
本文研究的主要内容和结论总结如下： （1）进行了树脂基体、单向纤维复合材料、正交层合板 和纺织复合材料的静态和动态实验，得到了复合材料的基 本静态和动态力学参数；对复合材料吸湿后的动态特性进 行了实验，与干燥的环境相比，吸湿后的复合材料的衰减 更加显著； （2）建立了树脂基体的应力波模型，分析了树脂基体中 粘弹性波的瞬态衰减；建立了单向纤维复合材料、层合板、 纺织复合材料的细观理论模型，分析了复合材料的松弛 模·量；提出了一种分析粘弹性材料动态参数的方法，并 且得到了复合材料的动态模量和阻尼比，理论模型的计算 结果与实验值吻合
所以采用壳单元，模型如图所示
算例-三种复合材料的工程弹性常数
其中U代表单向带，O代表层合板，W代 表纺织复合材料
算例-两种纺织复合材料的动模量
利用上表的基本参数，在ABAQUS中运用频率提取功能，本文 计算了单向带，层合板和纺织复合材料弯曲振动的固有频率， ABAQUS中的有限元结果与实验值比较见下表
损耗因子tan 作为衡量阻尼性能的指标：
t a n E ''
E' 是复模量虚部与实部的比值。
工程应用中往往要求 材料拥有较高的损耗
因子来抑制振动和噪
声，复合材料则有这
种特性。
三维纺织复合材料
纺织复合材料的粘弹性动特性还鲜有研究，如何建立 纺织复合材料粘弹性静态与动态特性之间的联系，预 测有效阻尼性能，在振动控制中有着重要的研究价值 和实际意义。
一步法水热制备碳微球固体酸催化纤维素水解和5-羟甲基糠醛合成的开题报告
一步法水热制备碳微球固体酸催化纤维素水解和5-羟甲基糠醛合成的开题报告一、研究背景随着能源需求的不断增加和化石能源的日益枯竭，生物质成为了一种极具潜力的替代能源。
其中，纤维素作为一种最丰富、最重要的生物质组分，具有丰富的可再生资源和可持续利用性。
然而，纤维素的生物降解极其缓慢，不利于在短时间内进行生物质能的高效利用。
因此，纤维素水解和转化成低碳烃、醇类等价值产品成为了一个重要的研究方向。
目前，纤维素水解主要采用酸催化法和酶法。
酸催化法可以高效地将纤维素水解成糖类，但需要使用大量的强酸，造成环境污染和设备腐蚀等问题。
而酶法虽然相对环境友好，但需要极其昂贵的酶催化剂，使得成本较高。
碳微球是一种新型的催化剂载体，具有大比表面积、优异的催化性能、良好的化学稳定性以及易于分离和回收等优点。
水热法是一种低成本、高效的制备碳微球的方法，因此具有很高的应用潜力。
因此，采用水热法制备碳微球固体酸催化剂，用于纤维素水解和5-羟甲基糠醛合成具有很大的研究意义和应用前景。
二、研究内容1.采用一步法水热法制备碳微球固体酸催化剂，并对其形貌、孔结构、表面化学性质进行表征。
2.利用碳微球固体酸催化剂对纤维素进行水解，探究催化剂的水解效率和反应动力学特性，并寻找最佳反应条件。
3.利用碳微球固体酸催化剂催化5-羟甲基糠醛的合成反应，探究催化剂的催化活性和选择性，优化反应条件。
4.对比碳微球固体酸催化剂和其他催化剂在纤维素水解和5-羟甲基糠醛合成中的催化效果和经济性。
三、研究方法1.制备碳微球固体酸催化剂：采用一步法水热法，以柠檬酸为碳源，氢氧化钠为催化剂，通过水热反应和碳化过程制备碳微球固体酸催化剂。
2.纤维素水解实验：将纤维素与酸催化剂混合，在常温下进行水解反应，分析水解产物中还原糖的产率和反应动力学特性。
3.5-羟甲基糠醛合成实验：将2,3,4,5-四甲氧基苯和甲醛在碳微球固体酸催化剂存在下进行缩合反应，分析产物中5-羟甲基糠醛的产率、选择性和催化动力学特性。
纤维材料PPT课件
目 录
• 纤维材料简介 • 纤维材料的生产工艺 • 纤维材料的性能测试与表征 • 纤维材料的应用领域 • 纤维材料的未来发展与挑战
01
纤维材料简介
纤维材料的定义与分类
定义
纤维材料是由天然或人工合成的 细长、柔软、可连续的物质组成 的材料。
分类
天然纤维、人造纤维和合成纤维 。
纤维材料的特性与应用
航空航天领域
在航空航天领域中，纤维材料的应用 非常重要。由于航空航天器需要承受 极高的温度和压力，因此需要使用高 性能的纤维材料，如碳纤维、玻璃纤 维和芳纶纤维等。
VS
这些纤维材料可以用于制造飞机机身、 机翼、起落架等部件，以及航天器的 结构部件和隔热材料等。它们具有重 量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀等特 点，能够提高航空航天器的性能和安 全性。
拉伸性能测试
压缩性能测试
通过拉伸实验测定纤维的应力-应变曲 线，评估纤维的抗拉强度、弹性模量 等力学性能指标。
在压缩状态下测定纤维的应力-应变曲 线，分析纤维的抗压强度、压缩模量 等性能指标。
弯曲性能测试
测定纤维在弯曲状态下的应力-应变行 为，评估纤维的弯曲强度、弯曲模量 等性能参数。
纤维材料的热学性能测试
将高分子聚合物溶解在溶剂中形成溶胶， 通过喷丝孔挤出，在凝固浴中凝固成丝， 再经拉伸和干燥等处理。
织造工艺
01
02
03
织前准备
包括配浆、整经、浆纱和 穿综等工序，目的是使纤 维排列整齐，便于织造。
织造过程
通过织机将纤维交织成布， 可根据不同的织物组织结 构和织物风格采用不同的 织机。
织后处理
包括退浆、漂白、染色、 印花和整理等工序，目的 是提高织物的品质和附加 值。
《碳纤维材料》课件
碳纤维材料是一种具有轻质、高强度、耐腐蚀、优良导电性和导热性的先进 材料。本课件将介绍碳纤维材料的定义、特性，制备方法，应用领域以及未 来发展趋势。
一、碳纤维材料的定义和特性
碳纤维材料抗拉强度高的特点。
碳纤维材料的特性
轻质、高强度、耐腐蚀、优良导电性和导热性，具备多种独特的性能。
制备技术的不断进步将使碳纤维材料更加高效、成本更低，并拓宽其应用范围。
成本的降低
随着技术进步和大规模生产的推动，碳纤维材料的成本将逐渐下降，更多行业将受益。
五、结语
碳纤维材料的出现和发展为众多领域带来了革命性的改变，其独特的性能和 广泛的应用前景使其成为当代材料科学中的瑰宝。
二、碳纤维材料的制备方法
1
气相沉积法
通过高温分解碳源气体，使碳元素在特定条件下沉积形成纤维。
2
萘法
利用萘在高温条件下分解形成碳纤维。
3
热溶液浸渍法
将有机纤维浸渍于碳源溶液中，通过热处理使其得到碳化转化为碳纤维。
三、碳纤维材料的应用领域
航空航天
碳纤维材料在飞机、火箭等航空 航天领域具有广泛应用，能够提 高飞行器的性能并减轻重量。
汽车工业
碳纤维材料可以用于车身结构和 零部件，提高车辆的安全性、减 少燃料消耗并增加驾驶乐趣。
国防安全
碳纤维材料可以用于制作轻型装 甲材料和高性能武器系统，提供 更好的防护和作战能力。
四、碳纤维材料的未来发展趋势
新的应用领域
碳纤维材料将在可再生能源、医疗器械和体育用品等领域推动创新发展。
制备技术的提升
水热法碳化废旧棉织物制备碳微球的研究
水热法碳化废旧棉织物制备碳微球的研究杨秀英;方志;张德庆【摘要】利用废旧棉织物为原料，采用水热法在240~280℃温度范围下成功制备了碳微球。
利用XRD、SEM和FT-IR对产物进行表征，通过ICP-Mas研究了产物对水中铝、铅等离子的吸附性能。
从研究结果可知，水热反应温度为240~280℃，制备的碳微球粒径约为0.2~5.0μm，对铝、砷、镉、铅离子有较好的吸附性能。
废旧棉织物在水热条件下发生水解、脱水，脱除有机基团过程中碳骨架发生球化趋势而逐渐成球。
%Using waste cotton fabrics as raw material, carbon microspheres were prepared successfully by the hydrothermal method at 240~280℃. The prepared products were characterized by XRD, SEM and FT-IR, the adsorption properties of aluminum, lead etc. ions in water was studied by ICP-Mas. The results shown that, when the hydrothermal reaction temperature is 240~280℃, the prepared carbon microspheres particle size is about 0.3-5.0μm, had better adsorption on ions of aluminium, arsenic, cadmium, lead in water. With hydrothermal reaction, waste cotton fabrics underwent hydrolysis and dehydration, and in the process of the removal of organic groups,the carbon skeleton spheroidizing trend occurred and gradually formed into a ball.【期刊名称】《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P5-7,11)【关键词】水热法;碳化;废旧棉织物;机理【作者】杨秀英;方志;张德庆【作者单位】齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006【正文语种】中文【中图分类】X791;O613.71随着纺织行业的发展速度飞速提升，纺织品的消费量和废弃量大幅上升[1]。
纤维素制备碳材料的工艺与机理研究_高晓月
第４０卷第８期２０１２年８月化 工 新 型 材 料ＮＥＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＶｏｌ．４０Ｎｏ．８·１１９·基金项目：山西省国际科技合作项目（２００９０８１０４６）；教育部长江学者创新团队项目（ＩＲＴ０９７２０）作者简介：高晓月（１９８７－），女，在读硕士，主要研究方向：碳材料。
联系人：贾虎生，教授，硕士生导师。
纤维素制备碳材料的工艺与机理研究高晓月 王美蓉 王淑花 贾虎生＊（１．太原理工大学材料科学与工程学院，太原０３００２４；２．太原理工大学新材料界面与工程教育部重点实验室，太原０３００２４）摘 要 以纤维素作原料，利用水热碳化法，在一定的温度和压强下制备碳纳米材料。
通过单因素实验考察了反应温度、反应时间对产物表观形貌的影响。
采用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）及红外光谱仪（ＦＴ－ＩＲ）对所得碳材料的微观形貌和表面生成的官能团进行表征与测试。
结果表明：纤维素水热碳化的起始温度为２３０℃，２９０℃为最佳碳化温度；当Ｔ＝２９０℃时，反应时间的延长可增大碳颗粒的球化趋势，而对粒径影响较小；经水热碳化制备的碳材料表面含有羟基、羰基和羧基等官能团。
关键词 纤维素，水热碳化法，碳纳米材料Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｎ ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｒｏｍ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅＧａｏ Ｘｉａｏｙｕｅ Ｗａｎｇ Ｍｅｉｒｏｎｇ Ｗａｎｇ Ｓｈｕｈｕａ Ｊｉａ Ｈｕｓｈｅｎｇ（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎＡｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｕｓｉｎｇ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｊｕｓｔａｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｕｓｉｎｇ ｉｎｆｒａ－ｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（ＦＴ－ＩＲ），ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ａｎｄ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｓｔａｒｔ－ｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｗａｓ ２３０℃，ａｎｄ ２９０℃ｗａｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ａｔ ２９０℃，ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｔｒｅｎｄｅｄ ｔｏ ｂｅ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｂｕｔ ｈａｄ ｌｅｓｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ；ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐｓ（ｉ．ｅ．ｈｙｄｒｏｘｙｌ，ｃａｒｂｏｎｙｌ ａｎｄ ｃａｒｂｏｘｙｌ）ｗｅｒｅ ｃｒｅａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ，ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｍａｔｅｒｉａｌ 碳材料因其本身的潜在优越性，在化学、物理学及材料学领域具有广阔的应用前景，成为全球该领域争相关注的焦点［１］。
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研究背景及意义 研究内容及方法 研究步骤 结果分析 结论
研究背景及意义
碳微球这种新型碳材料具有化学惰性、高堆积密度、 优良的导电导热性、化学稳定性、热稳定性等许多优 异性能，故它是一种新型的、具有极大开发潜力、具 有广泛应用前景的碳材料。 传统的碳化法、电弧放电法以及化学气相沉积法等， 这些方法所使用的碳源多为苯、沥青等有污染的物质 无法实现可持续发展。利用废纸纤维作为碳源，将废 纸进一步重复利用，变废为宝在一定程度上实现可持 续发展。
即浓硫酸的浓度越高高，碳微球的成球数越多。
热重分析
为进一步研究纸纤维制备的碳微球的碳化过程，分别对不同浓 度浓硫酸制备的碳微球前驱体在氮气气氛中做了热重检测。
均在50-100℃出现了一个初始失重，此温度下是水份和容易挥 发的物质挥发逸出的过程。曲线在200-800℃开始大幅度下降， 即在这段温度中是碳化前的碳微球及其纸纤维的其它交联产物 的一个主要分解过程。
Intensity
X射线衍射
400 300 200 100
0 20
40
60
2θ/(°)
(25:200)
(15:200)
(20:100)
(25:100)
80
100
图1中可以看到四条衍射曲线大概在同一个角度处出 现了一个明显的衍射峰，由以往文献可知这些曲线 上的驼峰的出现证明了产物的主要存在形式是以无 定形碳的形式存在的。
电化学检测
所制备的四种碳微球的循环伏安曲线近似于矩形,可逆性良好,不 存在氧化还原峰,而且在正向和逆向扫描中响应电流有很好的对 称性,随着扫描速度的倍增,同一电势下对应的电流也成倍增大。 而当扫描速率从10mV/s增大到100mV/s时,曲线仍保持良好的类 矩形结构,表明材料具有较理想的电化学性能。
谢谢！
总结
结论
经过对以上四种检测分析结果说明以废纸纤维为原 料，先通过加入浓硫酸为催化剂在利用水热法先使 纸纤维水解，在高温高压条件下发生聚合、交联等 一系列反应从而制备出表面具有大量的O-H、COOH 等官能团的碳微球前驱体，再经高温碳化得到碳微 球。其中相同量的纸浆，浓硫酸越多则碳微球的成 球数多于浓硫酸较少的碳微球，且纸浆与浓硫酸的 比例对碳微球的粒径度影响也较大。利用废纸纤维 通过水热法制备碳微球方法比较简单容易操作，且 纤维素为生物质材料，是一重储量较大且廉价易得 的可再生资源，本文利用废纸纤维为碳源制备碳微 球，将废纸重复利用进一步转化为更有用的材料， 不仅变废为宝且在一定程度上实现了可持续发展。
图2中是同一产物碳化和未碳化的X射线衍射分析 图，可以看到碳化后的碳微球衍射曲线在 2θ=44.10°处又出现了一个波动微小的衍射驼峰。， 这一结果也可以说明碳化前的碳微球与碳化后的碳 微球相比，碳化后的碳微球的石墨化度有一定程度 的提高。
扫描电镜
扫描电镜作用就是使样品表面凹凸不平的结构被清 晰的呈现，使样品具有立体感可以清楚地观察到样 品的结构形貌。
将编好号的反应皿放入温度为50℃的干燥箱中进
行干燥约8h后取出。
将干燥后的产物放入坩埚中置于800℃ 的管式炉中进行碳化，碳化后对产物进 行称量。
结果分析
红外检测
红外主要作用是检测被检测样品表面是否有缺陷或材料不一致而造 成的官能团信息的改变。 由第二幅图中碳化前和碳化后的吸收峰对比可知第一幅图中的不同 吸收峰值均由产物表面官能团的伸缩振动引起的，由图中的峰值及 其横纵坐标的数值可以判断谱带主要是由OH、CH2、C-O、C=O 等官 能团的伸缩与振动所引起的起落变化。从以上的分析也可知，所检 测的产物是同一类产物，没有因缺陷而使官能团得吸收峰值不同。
论文创新点
1、本论文以可再生的生物质资源为碳源，利用水热 法制备得到碳微球，此方式具有较高的可复用性， 而且操作便捷、性价比高、生态环保。
2、在应用方面，因碳微球表面含有有机官能团在污 水处理方面可以与对水中某些有机物进行结合并沉 淀，从而对污水有一定的净化作用。在电学领域中， 因碳微球具有导电性，可作为电极材料等。
将1、2、3烧杯中的混合液转移至反应釜中并 对反应釜进行相对应编号。
将标记好的反应釜放置于210℃的电热鼓风干 燥箱中反应24h后关闭干燥箱冷却至室温。
将冷却后的混合液分别倒入三个烧杯中， 加入大量的去离子水，搅拌均匀后，用真 空抽滤机进行抽滤并用去离子水和乙醇将 产物洗涤至中性。
待抽滤完毕后将滤膜上的产物分别用药匙刮干净 至3个反应皿中，并进行相对应的编号。
研究内容及方法
研究内容及方法
利用废纸纤维经过处理加入浓硫酸 在高温高压条件下水解制备碳微球。
将碳化前与碳化后的碳微球利用扫 描电镜、傅里叶红检测仪、热重分 析仪、X射线衍射分析仪等对碳微 球的形貌结构及表面官能团信息进 行分析。
扫描电镜(SEM)
直接观察样品的外观形貌
电化学检测
研究电化学性能
红外光谱检测(FTIR） 检测材料官能团是否有变化
X射线衍射分析(XRD） 检测不同处理方式后的结构
热重分析(TG)
研究碳化过程及材料热性能
研究步骤
步骤
称量3g废纸，用烧杯 量取700ml去离子水加 入打浆机,进行打浆约 5min。 将打好的纸浆倒入大 烧杯。
用移液枪分别量 取25ml、20ml、 15ml的浓硫酸依次 加入1、2、3烧杯 中。（加入浓硫酸 时需缓慢加入并搅 拌）