聚合物功能性填料豆秸基活性炭的制备及导电性能研究

为了增强橡胶制品的耐热性或者一般高分子聚合物的导电性,活性炭作为一种功能性填料被用于相关材料的成型加工中.本文采用豆秸活化,并在高温下炭化制备了高分子材料的填料—活性炭.并且通过多种测试手段分析其电化学性能.本文主要研究了采用KOH直接活化豆秸粉的方法,并通过700℃高温碳化获得高比表面积豆秸基活性炭.通过改变原料与K...     

酚醛树脂基活性炭材料的制备及其电化学性能

以酚醛树脂（PF）为原料,聚乙二醇（PEG）为造孔剂,采用聚合物共混炭化及水蒸气活化法制备超级电容器电极用活性炭。通过热重（TG）分析探讨了PF、PEG及其共混物（PF-PEG）在升温过程中的热解行为,用N₂-BET法测试比表面积及其孔结构参数。通过测试恒流充放电、循环伏安和交流阻抗曲线分析其电化学性能,研究了活化温度、水蒸气流速及活化时间对活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,当活化温度为900℃、水蒸气流速为1 ml·min^-1、活化时间为2 h时制备的活性炭结构和性能相对较好,孔径主要分布在2 nm以下,比电容达到105.4 F·g^-1,具有良好的电容特性。     

天然焦基活性炭的制备及其电化学性能

以永城天然焦为前驱体,KOH为活化剂制备高比表面积活性炭,并将其作为超级电容器的电极材料.采用N2吸附和X射线衍射(XRD)对活性炭的比表面积、孔结构及微晶结构进行了表征,用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学测试手段评价了其电化学特性.在碱炭比为4∶1,800 ℃活化1 h的条件下制备出比表面积2 441 m2/g,孔容1.5 cm3/g,中孔率67 %的活性炭.该活性炭电极在3 M KOH水溶液及1 M (C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯(PC)电解液中具有高的比电容(分别达到252 F/g,163 F/g),低的扩散阻抗(分别为0.5 Ω和6.8 Ω).     

稻壳基活性炭电极材料制备及其电化学性能研究

以稻壳为原料,氢氧化钠为活化剂,制备活性炭.进一步将该活性炭作为电极材料,以氢氧化钾溶液为电解液,组装超级电容器.采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、扫描电镜(SEM)等手段,分析了不同活化温度对活性炭的比表面积及孔结构的影响,并利用恒流充放电、循环伏安等方法研究了电容器的电化学性能.结果表明:800 ℃活化下活性炭的比表面积最佳,为2760 m2/g,孔结构发达.此条件下,在6 mol/L的KOH电解液中,活性炭电容器比电容达267.2 F/g,等效内阻仅2.2 Ω,倍率性能好.经过5000次循环后,其电容保持率仍有83.7%,表明该稻壳基活性炭电极具有优异的充放电可逆性和循环稳定性.     

褐煤基活性炭的制备及其电化学性能研究

以HCl-HF法脱矿物质处理后的云南莲花塘褐煤和内蒙古白音华褐煤以及这两种褐煤所制备的半焦为原料,将原料以KOH为活化剂的化学活化法制备活性炭,考察KOH用量和炭化终温对煤基活性炭比表面积、孔径分布及孔体积的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积与孔隙分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等测试手段表征活性炭的结构及表面性质。利用电化学工作站对活性炭电极进行循环伏安特性(CV)、交流阻抗特性(EIS)和充放电特性(GCD)分析,利用蓝电电池测试系统测试扣式电容器的电容保持率。结果表明：采用脱矿物质处理后的褐煤为原料,以KOH为活化剂的化学活化法,碱煤质量比为4∶1,炭化终温为800℃的条件下制备的活性炭的比表面积和孔体积最大;在此工艺条件下,莲花塘褐煤基活性炭的比表面积为2 728 m³/g,孔体积为1.58 cm³/g,白音华褐煤基活性炭的比表面积为1 824 m³/g,孔体积为1.00 cm³/g;将这两种活性炭作为电极材料,所制备的活性炭电极在电流密度为1...     

富含中孔的活性炭制备及其电化学性能研究

以线型酚醛树脂为前驱体,Ce(NO3)3为催化剂,通过水蒸气活化法,制备了中孔率高达82%的酚醛树脂基活性炭。N2吸附和扫描电镜的结果表明,Ce(NO3)3对水蒸气活化具有明显的催化作用。电化学性能测试的结果表明,这种富含中孔的活性炭具有较好的电化学性能,其比电容达140F/g,而且在高电流密度下,具有较好的比电容保持率,适合大电流充放电。     

纳米木质素基多孔炭的制备及其电化学性能

基于绿色低共熔溶剂（DES）高效分离麦草生物质组分以制备纳米木质素（LNP）,本文采用化学活化法并进一步热解炭化制备纳米木质素基多孔炭（LNPC）。借助SEM、Raman、BET-物理吸附等分析手段研究了锌系活化剂及热解炭化温度（600℃、700℃、800℃）对LNPC的结构特征及电化学性能的影响。研究结果表明,相对于LNP直接热解炭化后纳米碳粒子的极易团聚,经锌化物活化后所制备的LNPC表现出更好的分散性和多级孔道形貌结构。尤其,以ZnCO₃活化后制备的LNPC-ZnCO₃-800具有更突出的性能,较高石墨化程度（I_D/I_G为0.68）、较高BET比表面积（679m²/g）、高介孔率（86.7%）、均匀纳米碳粒子构成的介孔结构。此外,以LNPC-ZnCO₃-800制备的工作电极,在0.5A/g时的比电容可达179F/g,与直接热解炭化的LNPC-800（64F/g）相比,其比电容的容量提高了180%。     

兰炭制活性炭的实验研究

以多种陕北机制兰炭为原料,采用KOH活化法,在氮气氛的管式炉中进行高温活化,制备出了BET比表面为810.017 2m2/g,BJH平均孔径为6.579 3 nm的活性炭.考察了活化温度、时间、碱炭比、碱炭混合方式和兰炭种类等对活性炭吸附性能的影响,确定活性炭的最佳制备工艺为:以兴茂兰炭为原料,KOH干粉法活化,活化条件为800℃下1h,碱炭比为5∶1.     

胡敏素基活性炭的制备及电化学性能研究

以生物质酸水解的固体废弃物胡敏素为原料,KOH为活化剂,经活化和炭化制备得到胡敏素基活性炭材料,并通过XRD、FTIR、N2物理吸脱附、SEM、TGA等表征技术对样品的结构和形貌进行分析;还通过循环伏安法和恒流充放电法分析了样品的电化学性能.结果表明:胡敏素基活性炭材料比表面积大且热稳定性能良好.其中,在900℃下炭化...     

木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料的制备及其电化学性能

以木质素纳米颗粒（LNPs）负载的天然纤维复合材料为研究对象,利用KOH活化的方法对其进行处理制备生物质基复合多孔活性碳纤维电极材料。随后在三电极体系中对合成的复合多孔活性碳纤维电极材料进行了电化学性能测试。研究表明,在0.5A/g的电流密度下,KOH活化的复合碳纤维电极材料的比电容为351.13F/g,远高于相同条件下未活化的复合碳纤维电极材料的比电容（7.88F/g）和未负载LNPs的天然纤维基活性碳纤维材料（306.50F/g）。而且在活化过程中,负载在纤维表面的LNPs会形成多孔的活性碳层结构,这会进一步提高复合活性碳纤维材料的循环稳定性,同时LNPs中丰富的羟基赋予复合材料额外的赝电容。在10A/g的电流密度下经过10000次循环后,复合活性碳纤维电极材料的电容保持率仍然为95%,高于未负载LNPs的活性碳纤维电极材料的电容保持率87%。结果表明,木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料是一种理想的电极材料,本研究也为LNPs在生物质碳纤维作为储能电极材料的高值化应用提供了一条新途径。     

活性炭孔结构及电化学性能协同优化

以马尾藻为原料,采用KOH活化法制备了高微孔率马尾藻基活性炭,结合二氧化碳与碳反应动力学机理,对马尾藻基活性炭进行二氧化碳扩孔改性,研究了二氧化碳改性对高微孔率马尾藻基活性炭孔结构特性和电化学性能的影响。研究表明：二氧化碳改性后马尾藻基活性炭的比表面积明显减小,由3155m²/g减小至2776m²/g,但是改性后活性炭中孔比表面积明显增大,由181m²/g增大至538m²/g,活性炭孔径介于2~8nm的中孔含量明显增多,比表面积的减少是由于微孔比表面积的减少导致的。改性后活性炭微孔含量降低,孔径介于0.4~0.6nm的微孔结构基本消失,但是孔径介于0.6~1nm的微孔结构却有所增加,活性炭微孔平均孔径增大。改性后马尾藻基活性炭的比电容性能以及倍率性能得到明显提升。经过二氧化碳改性后,马尾藻基活性炭的孔结构和电化学性能得到协同优化。     

氧化石墨烯与剩余活性污泥聚合制备多孔碳材料及其电化学性能

石墨烯是导电性良好的二维材料,但易重新堆叠而导致导电率和电容量下降。氧化石墨烯（GO）的生物相容性和细菌的胶体特性可使二者在水溶液中聚集为三维石墨烯基材料。将剩余活性污泥与GO悬浮液共培养形成活性污泥石墨烯水凝胶（SGH）,剩余活性污泥中的细菌可将GO还原为导电的rGO。SGH经冻干可得到具有良好亲水性和导电性的O、N自掺杂多孔材料,即活性污泥石墨烯气凝胶（SGA）。在氩气中高温退火可进一步提高材料的电化学性能。经700℃、2 h退火后的改性SGA（ANSGA）具有174 F/g的比电容值（2 A/g）,以及优异的倍率性能、离子传输性能和循环稳定性,具有进一步加工制备电极材料的应用潜力,为石墨烯基材料绿色制备和剩余活性污泥资源化利用提供方向。     

Regeneration of phenol‐saturated activated carbon in an electrochemical reactor

The regeneration of phenol‐saturated activated carbon in an electrochemical reactor was investigated in order to develop a novel regeneration method of activated carbon. The regeneration of spent activated carbon saturated with phenol was conducted in a stirred electrochemical reactor under different operating conditions. The influences of operating parameters, such as regeneration current intensity and time, on regeneration efficiency were systematically investigated. The regeneration efficiency can reach over 80% under continuous stirring in the reactor, and it only decreases by less than 5% after four regeneration cycles. Electrochemical regeneration in the stirred electrochemical reactor is shown to be an effective method for the regeneration of phenol‐saturated activated carbon with a much higher regeneration efficiency compared with a process using NaOH solution. © 2002 Society of Chemical Industry     

Preparation of polystyrene-based activated carbon spheres with high surface area and their adsorption to dibenzothiophene

Polystyrene-based activated carbon spheres (PACS_K) with high surface area were prepared through KOH activation. Effects of the carbonization temperature and the ratio of KOH to carbon spheres (CS) on the textural structure, hardness and yield of the resultant PACS_K were studied, and their adsorption to dibenzothiophene (DBT) were investigated. The as-prepared PACS_K exhibited a high surface area (up to 2022 m²/g), large total pore volume (≥ 0.78 cm³/g), superior mechanical hardness and high adsorption capacity (ca. 153 mg/g). With the increase of the KOH/CS ratio from 2:1 to 4:1, the surface area, total pore volume, volume of micropores, and volume of mesopores, increase, whereas the volume of small-micropores (< 0.8 nm) decreases from 0.36 to 0.31 cm³/g. The adsorption capacity has a good linear correlation with the volume of small-micropores rather than the surface area. In addition, the large quantity of acidic oxygen-containing groups of PACS_K may also be responsible for their higher adsorption capacity and selectivity of DBT. The PACS_K saturated by DBT can be regenerated by a washing process in a shaking bath or using ultrasonic with toluene at 80 °C.     

基于“蛋盒”结构高电化学性能活性炭的制备

与陆生植物不同,海藻中通常含有大量的海藻酸和海藻酸盐,其中海藻酸盐主要以海藻酸钙、海藻酸镁等形式存在于细胞壁中。本文利用海带中海藻酸钙的“蛋盒”式结构,对海带炭化产物进行盐酸酸洗处理,除去海藻酸钙中的钙离子,形成“蛋盒”式初始孔结构,然后采用KOH活化法制备海带基活性炭,研究海带基活性炭的孔结构特性以及电化学性能。实验结果表明：基于“蛋盒”结构制备的海带基活性炭拥有丰富的孔隙结构,其比表面积高达3027m²/g,其中73.3%由中孔比表面积提供,且中孔孔径分布比较集中,几乎全部分布在2～10nm。海带基活性炭在碱性电解液中展现出优秀的电化学性能,当电流密度为0.1A/g时,其比电容高达366F/g,即使在电流密度为10A/g的条件下,活性炭比电容仍然高达329F/g,显示出良好的比电容性能和倍率性能。     

废聚苯乙烯泡沫制备颗粒活性炭

研究了以废聚苯乙烯泡沫为原料制备颗粒活性炭的工艺过程。在将聚苯乙烯炭化(600~650℃)后,采用物理活化法(水蒸气)进行了系列实验,活化时间为60 min,活化温度范围800~950℃。实验结果表明,聚苯乙烯炭化物是制备颗粒活性炭的良好原料。不定型颗粒产品灰分低于0.20%,微孔发达,碘值在1200 mg/g以上;定型活性炭比表面积在1400 m2/g以上,碘值达到1100 mg/g。