煤基多孔介質是一種具有豐富孔隙、穩(wěn)定的物理和化學性能的多孔材料,在諸多領域展現(xiàn)出優(yōu)良的綜合性能和可觀的應用前景。在過濾、吸附、浸漬等領域中,孔隙結構是影響流體流動和滲透性能的最重要因素,而多孔介質的孔隙結構具有典型的非均質性和隨機性,采用現(xiàn)有模型研究存在普適性差、誤差大等問題。針對上述問題,本文首先采用金相掃描電鏡、掃描電子顯微鏡、CT掃描等設備對煤基多孔介質的二維孔隙結構以及表面形貌進行表征,然后通過三維可視化軟件（AVIOZ）對其三維孔隙結構進行分析,并通過三維可視化軟件（Dragonfly）和壓汞實驗對其三維重構結果進行驗證,最后導出真實的有限元模型,并進行不同條件下的滲流模擬,得出以下結果:（1）以煤焦顆粒為骨料、煤瀝青為粘結劑在一定溫度、配比、壓力等條件下混捏燒制而成的煤基多孔介質具有分形特征,可用分形理論進行描述。1-5#煤基多孔介質的逾滲分形維數(shù)在2.941-2.979之間;骨架分形維數(shù)在:2.743-2.983之間;迂曲度分形維數(shù)在1.307-1.866之間。（2）對制備的煤基多孔碳進行拉曼、XRD、紅外等實驗測定其結構和組成,發(fā)現(xiàn)1-3#試樣均為無定形碳,三者的D峰和... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

多孔碳拉曼圖

3煤基多孔介質的表征及孔隙結構分析112#樣材料的紊亂度最大、結構缺陷最明顯，石墨化程度最低，1#試樣的石墨化程度、紊亂度與結構缺陷剛好相反，3#試樣的石墨化程度紊亂度與結構缺陷各性能居中。3.1.2傅里葉紅外光譜分析對過濾用煤基多孔試樣進行紅外實驗，具體步驟如下：將KBr在100℃下烘干5h去除水分，將KBr與試樣混合研磨并壓制成片，采集空氣背景，將試樣放入FTIR儀器中并對試樣進行光譜采集，測得的數(shù)據處理得到圖3-2。圖3-2傅里葉紅外光譜圖Figure3-2Fourierinfraredspectrum從圖3-2可看出：三種材料均在3430cm-1、1630cm-1、1385cm-1以及1060cm-1處出現(xiàn)衍射峰，分析這三種材料的紅外衍射峰可知：這三種材料均含有醇或酰胺（含C、N與H元素），這說明這三種材質所含的極性鍵一樣，所含元素相同，并且三種材料的衍射峰強度、范圍、面積參數(shù)等也接近，說明制備的多孔碳的工藝是合理的，僅在結構方面存在差異，可作為后續(xù)滲流、吸附等實驗的載體，研究其結構參數(shù)之間的規(guī)律。3.1.3XRD分析碳材料的性能主要受其結構影響，而XRD是表征碳材料結構參數(shù)的一種重要方式手段[82]。碳材料的微結構越接近石墨結構或者其結構越趨近于理想石墨的有序碳層排列結構，其XRD圖譜衍射越會明顯的衍射峰，一般碳材料的XRD譜圖上都存在002峰(在2θ=26°左右)、10峰(在2θ=42°左右)、004峰和11峰，隨著其石墨化度的增加，逐漸出現(xiàn)103峰、104峰和105峰,并且10峰和11峰分別逐漸分裂為兩個獨立的峰,即100峰、101峰和110峰、112峰,如圖3-3所示。

碩士學位論文12（a）焦炭XRD（b）石墨XRD圖3-3一般碳材料XRD圖譜Figure3-3XRDPatternofgeneralcarbonmaterials對1-3#多孔碳進行表征，其XRD圖譜如圖3-4所示。從圖3-4可看出這三種多孔碳的衍射峰分別在26.4°、44.5°、54.4°和77.6°，這4個衍射峰分別代表002峰(在2θ=26°左右)、10峰(在2θ=42°左右)、004峰和11峰。其中26.4°和44.5°的出現(xiàn)歸結于石墨（002）和（100）晶面[83]的出現(xiàn)，這三種材料均在002峰處衍射峰比較強，其他的衍射峰相對比較弱，說明這三個多孔碳材料為無定形碳，石墨化程度低。XRD圖譜中3#多孔碳的衍射峰較多，1#多孔碳衍射峰最少，2#多孔碳居中，并且三種多孔碳材料的衍射峰強度依次增強，3#多孔碳的衍射峰強度最大，這說明當煤瀝青含量增加，多孔碳的晶格越明顯無序化程度降低。圖3-4多孔碳XRD圖譜Figure3-4XRDPatternofporouscarbon從以上的拉曼、XRD、紅外的分析可得出：這三種材料的結構、組成等大致相近，說明本實驗所提供的煤基多孔材料的配比，制作工藝等均比較符合實際情況，僅對孔隙結構參數(shù)進行了改變而不改變其組成，其中，3#多孔碳的結構最

【參考文獻】：
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本文編號：3229101