活性炭表面改性对双电层电容器电化学性能的影响

通过氢气还原改性和浓硝酸氧化处理对石油焦基活性炭(ACs)进行改性.采用氮气吸附和脱附等温线计算改性ACs的BET比表面积、 DFT孔径分布及孔容,以XPS方法表征改性ACs的表面含氧官能团种类及含量,改性ACs的电化学性能通过直流循环充放电、循环伏安等表征.结果表明:浓硝酸处理后,ACs比表面积和孔容均稍有减少,表面含氧官能团和比电容明显增加,内阻和自放电显著增大;氢气改性后,ACs比表面积和孔容亦稍有减少,孔径分布的变化使比电容明显增加,氧化官能团的减少降低了内阻并减少了自放电.即,氢气改性ACs的电化学性能明显提高,增加了比电容,降低了内阻和自放电.     

活性炭表面改性对双电层电容器电化学性能的影响（英文）

通过氢气还原改性和浓硝酸氧化处理对石油焦基活性炭(ACs)进行改性。采用氮气吸附和脱附等温线计算改性ACs的BET比表面积、DFT孔径分布及孔容,以XPS方法表征改性ACs的表面含氧官能团种类及含量,改性ACs的电化学性能通过直流循环充放电、循环伏安等表征。结果表明:浓硝酸处理后,ACs比表面积和孔容均稍有减少,表面含氧官能团和比电容明显增加,内阻和自放电显著增大;氢气改性后,ACs比表面积和孔容亦稍有减少,孔径分布的变化使比电容明显增加,氧化官能团的减少降低了内阻并减少了自放电。即,氢气改性ACs的电化学性能明显提高,增加了比电容,降低了内阻和自放电。     

活性炭对扑热息痛的吸附行为和体外释放性能

主要研究了药用颗粒活性炭对扑热息痛的吸附行为和体外释放性能。采用N2吸附表征了三种活性炭的孔结构，借助Beohm滴定法和质量滴定法测定了活性炭的表面含氧官能团和零电荷点pHPZC；考察了比表面积、孔隙结构与吸附性能和体外释放性能的关系，及活性炭表面化学性质对吸附性能的影响。结果表明：活性炭的孔结构和表面化学性质对吸附性能和体外释放性能具有决定性的影响。比表面积高、孔隙发达、孔径分布集中在2nm-11m,之间的中孔型活性炭，对扑热息痛的吸附力很强，平衡吸附量达到了358mg／g，累计释放率为7％；具有广谱孔径分布的活性炭，平衡吸附量为281mg／g，可以缓释12h以上，累计释放率达到27％。活性炭表面的酸性含氧官能团对吸附扑热息痛具有一定的促进作用。三种活性炭的释药过程均符合Higuchi方程释药模式。     

高温热处理对活性炭纤维微孔及表面性能的影响

研究了1173K高温改性处理对沥青基活性炭纤维吸附性能、孔径分布、微孔结构和表面化学的影响。低温(77K)N2吸附结果表明热处理后活性炭纤维比表面积略有下降，通过密度函数理论解析活性炭纤维全孔范围的孔分布得出活性炭纤维表面孔径大于1．0nm的微孔明显减少，微孔孔径更加集中于0．5nm～1．0nm，从而提高了活性炭纤维的碘吸附值。X射线衍射分析表明活性炭纤维是乱层石墨结构，热处理使活性炭纤维类石墨微晶碳层面的层间距下降，X光电子能谱分析表明热处理后活性炭纤维表面的含氧官能团C=O和COOH的含量变化不大，而呈碱性酚羟基C—OH含量的明显下降使活性炭纤维表面碱性降低。     

活性炭的双氧水表面改性及其吸附二氧化硫性能研究

目的 制备武器装备贮存微环境用单组分的二氧化硫吸附材料。方法 采用双氧水对椰壳活性炭进行表面改性,研究改性活性炭孔隙结构、表面化学性质的变化及其对二氧化硫吸附性能的影响。结果 活性炭存在微孔和中孔,改性后活性炭比表面积略有增加,平均孔径减小。双氧水与活性炭反应起到刻蚀作用,在活性炭表面产生了纳米尺度的网孔结构,降低了活性炭表面碳微晶有序程度,同时双氧水与活性炭反应时起到了氧化作用,提升了活性炭表面氧元素和含氧官能团含量。体积分数为20%的双氧水改性活性炭的吸附容量最高,达到154.15 mg/g,约为改性前的5倍。结论 双氧水对活性炭经表面改性后,产生了纳米尺度的孔隙,并提升了活性炭表面含氧官能团,在两者协同作用下显著提升活性炭对SO₂吸附性能,具有良好的装备应用前景。     

改性活性炭对SO2和NOx的吸附性能研究

分别采用Cu(NO₃)₂、H₂O₂和KMnO₄对椰壳活性炭进行改性，研究了活性炭微观结构、表面化学性质变化，及其对SO₂、NO_x等酸性腐蚀性气氛的吸附性能。结果表明，Cu(NO₃)₂改性活性炭比表面积显著降低，平均孔径有所下降，Cu(NO₃)₂微晶分布于活性炭表面及微观孔道内，表面以碳、铜、氧和氮元素为主。H₂O₂改性活性炭比表面积有所增加，平均孔径减小，H₂O₂与活性炭表层反应后起到刻蚀效应，引入丰富的微纳孔道结构，使其表面含氧官能团增加，氧元素含量提升。KMnO₄改性活性炭比表面积和平均孔径略微降低，KMnO₄与活性炭表层反应后含氧官能团增加，反应产物附着于活性炭表面，改变其微观结构。三种方式改性的活性炭对SO     

水热法制备炭球—活性炭复合材料

以商品活性炭和葡萄糖为原料, 采用水热合成方法, 在活性炭表面和孔内合成纳米炭球, 制得富含含氧官能团的炭球—活性炭复合材料. 通过低温液氮(N₂/77K)吸附测定了炭球—活性炭复合材料的比表面积和孔容、孔径分布. 以SEM观测材料表面形貌. 采用FTIR、XPS分析复合材料的表面官能团结构. 以水相中无机Cr(VI)的去除测试材料的吸附性能. 结果表明：葡萄糖水热处理后在活性炭表面生成炭球, 活性炭孔隙结构降低, 炭球尺寸和分布受葡萄糖溶液浓度影响较大, 活性炭表面生成以—OH为主的含氧官能团. 炭球—活性炭复合材料对Cr(VI)的单位质量和单位面积吸附容量最高分别为原料活性炭的近4倍和95倍.     

超声预处理对活性炭材料结构的影响及其表征

对活性炭(AC)进行超声预处理,通过正交实验评价超声功率、超声温度和超声时间三个因素对活性炭材料结构的影响。利用比表面积及孔径分析仪(BET)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、碘吸附值测试,表征活性炭材料的微观形貌及吸附性能;利用傅里叶红外光谱法(FTIR),表征活性炭材料表面官能团。结果表明,超声温度50℃,超声功率140W,超声时间30min为最佳预处理条件。各因素对活性炭性能影响大小依次为功率温度时间。在该条件下制备出的活性炭比表面积为1161.6m2/g,与原样相比提高了11.2%;其表面及孔隙变得光滑干净,微孔体积和总孔容变大;活性炭表面官能团种类变化不大,酸性含氧官能团增多。活性炭材料经超声预处理后,性能得到改善,该结果为后期活性炭的应用研究提供参考。     

改性芋叶柄基活性炭的制备及表征

采用H_2O_2-HNO_3混合液对芋叶柄基活性炭进行轻度表面氧化改性,再利用表面负载离子的方法对其表面负载Cu~(2+),制备负载铜芋叶柄基活性炭。以亚甲基蓝脱色率为评价指标,分析2次改性过程对芋叶柄基活性炭吸附性能的影响,利用低温N_2吸附、傅里叶红外光谱(FT-IR)等实验技术,对芋叶柄基活性炭的孔结构与性能进行表征与分析。结果表明,经氧化改性后芋叶柄基活性炭的比表面积及孔径增大,BET比表面积为922.600m2/g,孔容0.068cm3/g,孔径18.471nm,对亚甲基蓝脱色率为74.38%。经2次改性后负载铜芋叶柄基活性炭对亚甲基蓝脱色率达93.44%,吸附能力得到进一步提高。     

炭表面改性对负载型TiO_2/活性炭复合光催化剂性能的影响

采用HNO3、H2O2和O3对商品活性炭进行表面改性处理,考察了改性处理对活性炭表面基团、负载TiO2以及所形成的TiO2/活性炭复合光催化剂性能的影响。利用傅里叶红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)及氮气吸附等手段对材料进行了表征。结果表明,3种改性方法均可有效提高活性炭载体表面的含氧官能团数量,但是对活性炭的比表面积和孔容影响不大;H2O2和O3对活性炭载体改性后可以提高对钛前驱体的吸附性能,HNO3改性有利于TiO2颗粒在活性炭表面的分散。使用改性后的活性炭作为载体制备的TiO2/活性炭光催化降解甲基橙的性能均高于未改性的TiO2/活性炭催化剂,其中以HNO3改性后的TiO2/活性炭活性最高。     

氨水改性活性炭纤维吸附苯乙烯的性能

主要研究采用氨水对活性炭纤维ACF表面进行改性,制备了3种不同的改性ACF,测定ACF孔结构和表面酸碱基团,并测定了苯乙烯在改性ACF床层的吸附透过曲线,讨论了改性ACF的孔结构和表面酸碱基团对其吸附性能的影响.结果表明,与原始ACF相比,经氨水改性后的活性炭纤维ACF其表面碱性基团含量、孔容及其比表面积增加,从而明显提高了对苯乙烯的吸附容量;用浓度为6mol/L的氨水改性的ACF2其微孔孔容及其比表面积最大,其对苯乙烯的吸附容量也最大.     

改性活性炭对苯废气吸附性能的研究

对低浓度含苯废气的有效去除方法之一是活性炭吸附法。针对治理工业含苯废气，研制了高吸附量、低成本的活性炭。亦即，通过对普通煤质活性炭进行酸碱改性处理，除去酸碱可溶性物质，使活性炭的灰分大大降低，从而提高了活性的比表面积，同时，提高了活性炭的吸附活性。进而，通过研究不同的改性方法对活性炭的苯饱和吸附量、比表面积、孔径及灰分的影响，确定了最佳改性方法。研究结果表明：采用酸、碱交替改性方法处理普通活性炭，是提高活性炭的苯吸附量、增大比表面积的简单有效方法。     

煤沥青基中孔活性炭的硝酸表面氧化改性研究

采用印刻法制得煤沥青基中孔活性炭,并以硝酸为氧化剂对其进行了表面氧化改性,考察了硝酸浓度、氧化温度和氧化时间对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响。结果表明,活性炭的孔隙结构和表面含氧基团的浓度随氧化改性条件的变化而改变。在硝酸体积分数65%、氧化温度60℃、反应时间3h的最佳条件下,活性炭的平均孔径基本没有变化,比表面积和表面含氧基团的浓度大幅提高,活性炭的中孔率和收率也达到最大值。然而,过度的氧化改性导致了活性炭孔壁的严重坍塌,比表面积和表面含氧基团的浓度明显下降。     

改性活性炭吸附甲苯废气的研究进展

甲苯是一种有毒的挥发性有机物,会对环境造成严重危害。活性炭吸附法是处理甲苯的经典工艺,但普通活性炭通常存在灰分高、吸附选择性差、孔径分布不均匀及表面官能团限制等问题。为了更高效、更有针对性地吸附目标物质,需要对活性炭进行改性处理。研究人员从选择合适的改性物质、处理工艺、操作条件及改性物剂量等方面不断尝试来确定最佳改性方法。目前活性炭的改性方法主要有酸碱改性法、负载杂原子和化合物改性法、低温等离子体改性法、微波改性法等。酸碱改性法通过去除活性炭中酸碱可溶性物质来降低灰分含量,从而扩大其比表面积和孔道容积。相较酸改性,碱改性可提高活性炭表面碱性官能团数量,增强其表面π-π色散力,使活性炭整体的非极性提升,有利于其吸附弱极性的甲苯。负载杂原子和化合物改性法是利用负载的杂原子和化合物与甲苯之间的络合作用来提高活性炭的吸附性能,但引入的杂原子和化合物含量过高时易堵塞孔道,降低活性炭对甲苯的吸附容量。低温等离子改性法具有能耗低、使用范围广和效率高等优点,是一项去除污染物的环保新技术,不仅可改变活性炭表面的化学性质,也会对其界面物性产生影响,在活性炭表面处理方面显示出广阔的应用前景。微波改性法利用微波能量在活性炭表面产生更多的活性位点,配合通入的还原性气体还能分解活性炭表面的酸性官能团,增强其碱性。微波加热可以去除活性炭孔道内部的杂质,但随着温度的升高,会造成炭骨架收缩,不利于吸附的进行。其中微波辐照功率、改性物的浓度及辐照时间是微波改性法中需要控制的关键因素。本文综述了活性炭及各种改性活性炭吸附甲苯的研究进展,通过吸附等温模型对比分析了不同改性活性炭对甲苯的吸附性能及吸附机理。研究表明,活性炭的比表面积、孔道结构及表面化学性质等是影响吸附性能的主要原因。本文还探讨了不同改性方法对活性炭理化性质的影响,对于提高活性炭的吸附效率具有重要意义,也为研制高效吸附甲苯的改性活性炭奠定了理论基础。最后,提出了活性炭研究中亟待解决的问题与其今后的发展方向,为后续研究和工业生产应用提供参考。     

硝酸和硝酸铈铵协同氧化改性木质活性碳纤维

采用0.005~0.050mol/L的硝酸铈铵,协同1.0~7.0mol/L的硝酸,在23~83℃条件下,对木质活性碳纤维(WACF)浸渍5h进行氧化改性。通过XPS、RAMAN、水吸附和汞吸附表征其表面和结构性能。结果表明,改性后WACF的氧/碳比平均值为0.160,酚基和醇基含量提高,羧酯含量与氧化强度总体成反比。样品表面石墨化程度降低,样品芯部的石墨化程度提高。协同改性后,WACF孔体积降低,水吸附的比表面积显著提升。WACF对汞的吸附能力和水吸附比表面积与氧原子浓度呈线性关系。硝酸可以增加官能团含量,对结构影响较小。硝酸铈铵在增加官能团含量的同时,对结构和孔径有一定调控作用,对不同直径的吸附对象有一定的选择性,拓展了WACF的应用范围。     

活性炭表面特性对去除苯性能的影响

以6种性质不同的活性炭为对象,研究其表面特性对苯去除能力的影响。该实验以含苯空气为研究对象,在固定床U形反应器中进行吸附苯的实验。通过比表面积、孔径分布和表面官能团等表面特性分析,研究活性炭特性对去除苯性能的影响。实验结果表明:对不同材质活性炭,微孔结构发达有利于苯的去除,酚羟基有利于活性炭的吸附行为。对于3种椰壳活性炭,比表面积越大苯的去除效果越好,大孔对苯的去除性能没有影响。     

硝酸和硝酸铈铵协同氧化改性木质活性碳纤维

采用0.005~0.050 mol/L的硝酸铈铵,协同1.0~7.0 mol/L的硝酸,在23~83 ℃条件下,对木质活性碳纤维(WACF)浸渍5 h进行氧化改性.通过 XPS、RAMAN、水吸附和汞吸附表征其表面和结构性能.结果表明,改性后 WACF的氧/碳比平均值为0.160,酚基和醇基含量提高,羧酯含量与氧化强度总体成反比.样品表面石墨化程度降低,样品芯部的石墨化程度提高.协同改性后,WACF孔体积降低,水吸附的比表面积显著提升.WACF对汞的吸附能力和水吸附比表面积与氧原子浓度呈线性关系.硝酸可以增加官能团含量,对结构影响较小.硝酸铈铵在增加官能团含量的同时,对结构和孔径有一定调控作用,对不同直径的吸附对象有一定的选择性,拓展了 WACF的应用范围.     

低浓度酸碱改性竹质活性炭对甲醛吸附性能的研究

甲醛作为室内空气的主要污染物之一,对人类的健康造成极大的危害.能否有效去除甲醛已成为人们关注的热点,而吸附法被认为是一种去除甲醛的重要方法.本研究采用低浓度的硝酸、草酸、双氧水和氢氧化钠于常温下浸渍处理竹质活性炭,利用环境扫描电子显微镜(E-SEM)、比表面积分析仪(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTlR)和X射线光电子能谱(XPS)对改性前后的活性炭形貌、孔隙特征和表面官能团进行表征,并运用静、动态甲醛检测分析装置评价改性后的竹质活性炭对甲醛的吸附效果.结果表明,与未处理竹质活性炭相比,四种改性处理的竹质活性炭样品表面都有不同程度的蚀刻和皱缩,微孔数量均有不同程度的增加,但氢氧化钠改性竹质活性炭平均孔径为1.89 nm,小于未处理竹质活性炭孔径.改性前后竹质活性炭的FTlR特征吸收峰的峰形没有明显变化,只是峰强有所差异;XPS结果表明改性后竹质活性炭的含氧量均有所增加;改性活性炭对甲醛的去除能力明显提高了,其中硝酸改性竹质活性炭性能最好,主要原因是硝酸改性活性炭表面羰基和酯基的协同作用增强,提高了活性炭的极性,有利于对极性甲醛分子的吸附.     

活性炭表面含氧基团与其液相吸附脱氮性能的关系

选用12种物化学性质不同的活性炭,利用TPD对活性炭表面含氧基团的种类和浓度进行考察,使用质谱仪定量分析其含氧基团在不同温度下分解产生的CO2和CO,并通过曲线分峰测定含氧基团的种类和浓度.同时研究了这些活性炭分别对葵烷中的喹啉和吲哚的吸附行为.研究发现:活性炭的吸附符合Langmuir吸附热力学.根据吸附过程中的最大吸附量和吸附常数测定结果,使用多元线性回归方法,对活性炭表面含氧基团种类和浓度与吸附量间的关系进行了关联,建立了含氧基团与吸附量间的定量关系.研究结果表明:活性炭物理性质对其在葵烷吸附脱氮中没有明显影响,而含氧官能团,特别是含羧基的环氧官能团对其脱氮性能起关键性的作用.     

高比表面积活性炭吸附储氢材料的研究进展

能源和环境被认为是本世纪人类面临的两大挑战,从而引起了人们对于"氢经济"的关注,但是氢气的储存是制约"氢经济"发展的最主要的因素。本文简述了不同的储氢方法以及氢能实用化的目标,回顾了以KOH活化制备高比表面积活性炭的的机理和影响因素,并综述和评价了影响高比表面积活性炭吸附储氢的主要影响因素,即比表面积和微孔孔容、孔径大小和分布、表面含氧官能团和杂原子掺杂。到目前还没有一种材料(包括高比表面积活性炭)可以满足美国能源部(DOE)设定储氢系统实用化的目标,对于高比表面积活性炭的孔径控制以及改性研究或许是实现这一目标的途径。