酚醛树脂基板真空热解炭制备高性能活性炭

以一种全新的物质--阻燃的FR-1型酚醛树脂电路板基板的真空热解炭渣为原料,采用CO₂和KOH活化法制备高性能的活性炭。分别研究了CO₂活化法中的活化温度和KOH活化法中的碱炭比对活性炭产品性能的影响。用氮气吸附表征了活性炭的孔结构性质,并检测了产品的亚甲基蓝值和碘值。结果表明,KOH活化所得活性炭有更高的亚甲基蓝值(928.3 mg·g^-1 vs 231.5 mg·g^-1)、碘值(2442.2 mg·g^-1 vs 946.6 mg·g^-1)、比表面积(2289 m²·g^-1 vs 1198 m²·g^-1)和孔体积(1.317 cm³·g^-1 vs 0.703 cm³·g^-1)。所得产品均达到国家一级品标准。用这种原料制备高性能活性炭不仅解决了废弃物资源化的问题,还开发出一种新的、廉价的制备高性能活性炭的原料和方法工艺。     

废旧有机纤维制备ACF的研究

以CO2作为活化剂,利用废旧有机纤维制备活性炭纤维,对制备的活性炭纤维的性能进行研究.通过得率和吸附量的测试选出一种较好的原料;利用XRD、FT-IR和SEM,描述了较好原料制备的活性炭纤维晶体结构、基团构成和表面形貌,并以某厂家生产的活性炭纤维为标样,进行了比较.利用废弃物不仅成功制备了活性炭纤维,而且节省很大原料成本,另外对废弃物的处理也做出新的尝试.     

基于基团贡献法的CO2复合吸收溶剂实验研究

基于基团贡献法的基本原理,对用于脱除天然气中CO₂的复合溶剂进行组成设计。通过对比不同活化剂分子结构对其碱性、空间位阻效应等物化参数的影响,筛选出最佳的CO₂活化剂HZ,与N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液混合组成复合溶剂。采用常压吸收-常压再生实验装置测定复合溶剂对CO₂的脱除能力,考察了活化剂种类、活化剂添加量、吸收温度、H₂S浓度和再生温度等因素对CO₂脱除效果的影响,以及复合溶剂的抗发泡性能。实验结果表明:活化剂HZ的活化效果优于MEA、DEA和PZ;HZ最佳添加量为0.7mol/L;最佳吸收温度为40℃;原料气中H₂S浓度增加,会降低复合溶剂对CO₂的脱除效果;最佳再生温度为115℃;复合溶剂具有良好的抗发泡性能。     

棉杆活性炭负载Co-B催化剂催化硼氢化钠水解制氢的性能

采用棉杆生物质废弃物为原料、H₃PO₄为活化剂, 在流化床中化学活化制备棉杆活性炭, 并将其作为载体负载Co-B组分, 制备了棉杆活性炭基Co-B催化剂(Co-B/C)。以该催化剂应用于硼氢化钠水解制氢, 系统考察了活性炭活化条件(活化温度、活化时间、活化剂用量m_H3PO4/m_CS)、水解反应温度及催化剂循环使用次数对催化产氢性能的影响。同时, 使用N₂物理吸附、FTIR、XRD和SEM等技术对活性炭载体及催化剂进行了表征。结果表明:在活化温度500℃、活化时间1 h、m_H3PO4/m_CS为0.75条件下制得的活性炭载体, 负载14.5%Co的催化剂表现出最佳催化性能:反应温度为25℃时, 平均产氢速率可以达到12.06 L·min^-1·(g Co)^-1, 催化剂表现了较高活性。催化产氢反应的活化能为44.61 kJ·mol^-1。循环使用5次后, 催化剂仍保持初次活性的54%。     

氢氧化钾法制备竹活性炭

以林业废弃物竹屑为原料,氢氧化钾为活化剂制备高性能活性炭。采用3因素3水平正交试验设计法考察活化温度、活化时间以及浸渍时间对产品吸附性能的影响。在最佳条件下,料液比1:4,浸渍时间1 h,活化温度900℃和活化时间90 min。制得的活性炭具有发达的微孔隙结构,比表面积高达2415 m²/g。     

H2SO4/ZnCl2复合活化微波法制备污泥活性炭研究

以城市剩余污泥为原料,H₂SO₄和ZnCl₂为复合活化剂,采用微波法制备污泥活性炭,研究微波活化温度、功率、辐照时间及固液比对污泥活性炭碘吸附值影响,并利用TG、BET、FTIR、SEM等对产物进行表征。结果表明：当固液比1∶1.5、微波功率2 000 W、活化温度600℃和辐照时间20 min时,污泥活性炭碘吸附值最高约为1 360 mg·g^-1。与干污泥相比,加活化剂干污泥的热解仍为3个阶段,但半焦生成焦炭阶段的失重有较大提高,污泥活性炭的比表面积约为331 m²·g^-1,表面可见大小不一且未被堵塞的孔洞,平均孔径约为13 nm,有相对较多的含氧官能团。     

石墨烯制备中的无机氧化剂和无机还原剂

化学氧化还原法制备石墨烯具有原料来源广、成本低、产率高和容易扩大的特点,是工业化生产石墨烯的发展方向。综述了石墨烯制备中的无机氧化剂和无机还原剂及其作用原理和化学反应;从实际应用角度出发,提出了石墨烯制备中无机氧化剂和无机还原剂的改进方向,介绍了K₂FeO₄为代表的新型氧化剂和硅为代表的新型还原剂,以推进石墨烯及其复合材料的绿色制备。建议关注未来石墨烯产业发展对无机盐行业发展的带动作用;建议加强纳米石墨烯掺杂氧化物复合材料相关的应用基础研究。     

K2CO3活化空心莲子草制备活性炭及表征

以入侵生物空心莲子草为原料,以K₂CO₃为活化剂,经一步共混活化法制备活性炭。研究了K₂CO₃与空心莲子草质量比、活化温度及活化时间对活性炭得率及吸附性能的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）对不同温度下得到的活性炭进行了表面形貌观察。实验结果表明,K₂CO₃活化空心莲子草的最佳活化条件为：质量比为1.5,活化温度及时间分别为800℃,3.0 h,此时活性炭得率为13.79%,其碘吸附值及亚甲基蓝吸附值分别为1477 mg·g^-1和384 mg·g^-1。当氮气流量在20～100 ml·min^-1范围内变化时,K₂CO₃的回收率相差不大,且其回收率均能达到80%以上。SEM结果表明活化温度对活性炭孔结构具有明显影响。     

关于中药渣制备活性炭的研究

以中药渣作为原料,用ZnCl₂作为活化试剂,通过试验得出浸渍比、浸渍浓度、活化时间、活化温度对于活性炭吸附性能的影响,研究出综合性能较高的制备活性炭的工艺。选取中药渣,经预处理后,用不同浓度ZnCl₂溶液按照不同的浸渍比在室温下浸渍16 h,再经过干燥、活化、碳化等步骤制备成活性炭。当比例为3∶1(mL·g^-1)的浸渍比、45%的活化剂的质量分数、600℃的活化温度、90 min的活化时间时,ZnCl₂试剂作为活化剂制备的活性炭的吸附能力最强,可成为中药渣资源化利用探索的新途径。     

微波加热CO2活化法制备生物质活性炭及其脱硫性能研究

以富含含氮官能团的大豆秸秆为原料前体,结合微波加热的特殊优势,将微波加热技术应用于大豆秸秆热解和活化工艺。以热解固体产物为活化原料,以CO₂为活化剂进行活性炭制备研究,以期制备出高脱硫性能的生物质活性炭。首先通过正交实验设计及极差分析得出最优活化水平,再通过单因素实验法考察微波功率、CO₂流量和活化时间对活性炭产率、孔隙结构以及脱硫性能的影响。对比分析选出最佳活化条件为微波功率900 W,CO₂流量0.10 L/min,活化时间20 min。在此条件下活性炭产率为76.3%（质量）,SO₂饱和吸附容量为112.56 mg/g,比表面积为466.28 m²/g。相比热解炭,活性炭的比表面积更大,孔隙更加丰富,脱硫性能显著提高。     

Al2O3/ACF复合电极材料的制备及性能表征

以H₃PO₄预处理后的活性炭纤维(ACF)毡为原料,采用浸渍煅烧法制备Al₂O₃/ACF复合电极材料;通过扫描电镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)对负载Al₂O₃前后活性炭纤维的微观结构与电化学性能进行表征,利用自制的电吸附装置对NaCl模拟废水进行电吸附性能测试。结果表明,采用浸渍煅烧法成功制备了Al₂O₃/ACF复合电极材料,Al₂O₃/ACF复合体表面及孔道中有絮状或颗粒状的Al₂O₃存在,比表面积从1244.37 m²·g^-1降为974.59 m²·g^-1;同时,Al元素含量为1.06%,Al₂O₃以无晶相无定形态存在于纤维表面;Al₂O₃/ACF表面形成一些Al O键的官能团,其比电容比ACF提高76.5%。负载Al₂O₃后的ACF电极材料电吸附性能增强,除盐效率较ACF原样电极提升了2.3倍,且电极具有可再生性。Al₂O₃/ACF复合材料可以作为电极材料用于去除废水中的无机盐离子。     

废轮胎热解炭低温催化焦油重整制备富氢气体的研究

以全钢型废旧轮胎为原料,通过热解、活化、浸渍、焙烧的流程制备了三种热解炭催化剂,分别为轮胎热解炭（Raw char）、轮胎热解活性炭（AC）和负载Zn的活性炭（Zn/AC）。采用N₂吸/脱附、SEM、EDS、XRD等表征方法对催化剂进行了一系列表征和分析,发现CO₂/H₂O活化可显著提高催化剂BET比表面积,最高可达380 m²·g^-1,有效改善催化剂表面结构性质,同时浸渍法使催化剂表面负载大量ZnO活性位。对三种催化剂在纤维素热解焦油重整制氢过程中的催化性能进行了研究,发现Raw char（600℃）具有最佳催化效果,相较于空白组（500℃）,热解气中H₂体积分数提高了12.4%,达到19.3%,其次为Zn/AC（500℃）组的17.8%,实现了低温下催化纤维素焦油热解制得高产率H₂。     

一步快速活化法制备生物质活性炭及其对乙酸乙酯的吸附再生

活性炭吸附法因技术成熟、简单易行、吸附效率高等优点而被广泛应用于挥发性有机化合物（VOCs）的处理中。本文以山林废弃物的野山桃核为原料,烟道废气及硝酸铁为活化剂,制备了一系列生物质活性炭,并利用固定床吸附装置对其吸附、再生性能进行了研究。利用二氧化碳和水蒸气模拟烟气,在固定流量的烟气活化氛围中进行活化,并探讨了不同硝酸铁的量对活性炭的孔隙结构及其吸附再生性能的影响。利用N₂ 吸附-脱附实验、扫描电镜、拉曼光谱和红外光谱等技术研究了活性炭详细特征。结果表明：当硝酸铁的质量分数为0.2% 时,所制备的活性炭AC-3具有最大的比表面积和平均孔径,分别为923m2/g及2.57nm。其对乙酸乙酯的饱和吸附量也最大,为973.04mg/g。利用烟气对AC-3活性炭进行活化再生处理,经过3次重复吸附-解吸再生实验,其饱和吸附能力仍可达91.5％以上,实现了废弃烟气资源化利用及活性炭的循环回收,从而达到废气治理的目标。     

复合活化剂制备稻壳活性炭影响因素及特性

以稻壳为原料,ZnCl₂-CuCl₂为复合活化剂,制备稻壳活性炭,并以BET比表面积和吸附性能为指标,通过正交试验对制备的工艺条件进行优化,并对制得的稻壳活性炭采用氮气吸附等温线、X射线衍射仪(XRD)表征。结果表明,稻壳可以被制得大比表面积活性炭。影响活性炭比表面积和吸附性能最重要的因素是氯化锌浓度和活化温度,最佳制备工艺条件是氯化锌浓度5 mol/L,氯化铜浓度 0.4 mol/L,活化温度500 ℃,活化时间2 h。该条件下制得的稻壳活性炭比表面积为1 924 m²/g,碘吸附值为1 041 mg/g,亚甲基蓝吸附值为 188 mg/g。     

Nb2O5 promoted Pd/AC catalyst for selective phenol hydrogenation to cyclohexanone

Phenol hydrogenation is a green route to prepare cyclohexanone, an intermediate for the production of nylon 66 and nylon 6. The development of high-performance catalysts still keeps a great challenge. Herein, the activated carbon (AC) was modified with an acidic material Nb₂O₅ to adjust the microstructure and surface properties of AC, and the influences of the calcination temperature and Nb₂O₅ content on the catalytic performance of the Pd/AC-Nb₂O₅ catalysts for the phenol hydrogenation to cyclohexanone were investigated. The Nb₂O₅ with proper content can be highly uniformly distributed on the AC surface, enhancing the acidity of the Pd/AC-Nb₂O₅ catalysts with comparable specific surface area and Pd dispersion, thereby improving the catalytic activity. The hybrid Pd/AC-10Nb₂O₅-500 catalyst exhibits the synergistic effect between the Pd nanoparticles and AC-10Nb₂O₅, which enhances the catalytic activity for the hydrogenation of phenol. Furthermore, the as-prepared Pd/AC-10Nb₂O₅-500 catalyst shows good reusability during 7 reaction cycles.     

Adsorption of sulphur dioxide onto activated carbon prepared from oil-palm shells with and without pre-impregnation

Adsorption of sulphur dioxide (SO₂), a common gaseous pollutant, on oil-palm-shell activated carbon in a fixed bed was studied in this paper. Oil-palm shell is an abundant agricultural solid waste in tropical countries like Malaysia and Thailand. The effects of fixed-bed length, SO₂ gas superficial velocity, adsorbent particle size and internal pore structure on fixed-bed performance were investigated. Some characteristic parameters such as the breakthrough time, τ_0.05, exhaustion time, τ_0.95, length of mass transfer zone, L_MTZ, adsorptive capacity, W, and adsorption rate constant, K, were derived from the breakthrough curves. Tests of SO₂ adsorption onto activated carbons prepared from oil-palm shells pre-impregnated with potassium hydroxide (KOH) and phosphoric acid (H₃PO₄) of different concentrations were also carried out. It was found that the fixed-bed performance was not only dependent on the operating conditions and the textural properties of the adsorbent but was also influenced by the surface chemistry of the adsorbent, which was related to the type and concentration of the impregnating agent. In general, the quality of oil-palm-shell activated carbon prepared by CO₂ activation is comparable to that of a commercial product, and the samples prepared from oil-palm shell with KOH pre-impregnation are more suitable for the removal of SO₂ gas.     

Fast, Radiation-Hard Scintillating Detector: A Potential Application for Sol-Gel Glass

To meet the present-day rate and radiation dose requirements, one would like to have a scintillator with the high radiation resistance of pure silica glass and the short fluorescence decay time of organic fluors. The new technology of sol-gel glass production permits the preparation of organic/inorganic composite materials by doping the silica gels with organic fluors. The procedure of production of monolithic organic/inorganic composite materials, such as 2-(4- tert butylphenyl)-5-(4-biphenylyl)-1,3,4-oxadiazole/SiO₂, p -terphenyl/SiO₂, p -quaterphenyl/SiO₂, and 3-hydroxyflavone/SiO₂, and the associated characterization techniques are described. The efficiency of light production, the light attenuation, the time width of light pulse, and the radiation resistance of the scintillating sol-gel glass are discussed. Preliminary results indicate that this technical advance will permit the creation of new materials with potential application such as particle detectors which are both radiation hard and fast.     

活性炭的微结构与超级电容器性能的构效关系

以生物质柞木为原料,采用不同活化法制备具有不同结构特征的柞木基活性炭,利用N₂吸附、FT-IR、XPS、XRD、Raman光谱等表征手段对活性炭的微结构特性进行解析,探究活化方式对活性炭微结构性能的影响;微结构与超级电容器性能的构效关系。研究表明： KOH和H₃PO₄-KOH法制备的活性炭微孔发达,炭结构表面缺陷位与杂原子丰富,在低电流密度下表现出更高的比电容;H₃PO₄-KOH法制备的活性炭具备更宽的微介孔分布与孔道连通性,使其具有更好的电容保持率;CO₂、H₃PO₄和H₃PO₄-CO₂法制备的活性炭介孔发达,微孔体积小,孔道连通性差,炭结构相对完整,裸露于炭结构表面的缺陷与杂原子相对较少,尽管电容保持率较高,但比电容较低。因此,高性能的超级电容器活性炭电极应具有发达的微孔结构、较宽的微介孔分布、通畅的微介孔连通结构,同时含有更多的裸露于炭结构表面的结构缺陷与杂原子基团,从而提高超级电容器的能量密度。     

活化过硫酸盐修复苯胺污染地下水及其环境风险

采用砂柱实验对模拟苯胺（AN）污染地下水进行连续处理,研究了碱（NaOH）活化、铁（Fe²⁺）活化和过氧化氢（H₂O₂）活化三种过硫酸盐（PS）活化方式对AN的去除效果及环境风险。结果表明,H₂O₂活化PS处理对AN去除效果最好,4天内AN累计去除率达到了60%。当H₂O₂浓度递减注射时,4天内AN累计去除率达到了83%,克服了恒定浓度注射时的氧化剂浪费问题。各处理的总有机碳（TOC）矿化率远小于AN去除率,表明大量AN不完全降解。GC/MS分析表明,降解产物主要有对苯醌、偶氮苯和直链烷烃。碱活化显著提升了体系pH,其他反应体系均为中性,反应后pH均下降。H₂O₂活化PS处理的氧化还原电位稳定保持较高水平。处理后的水质急性毒性均高于处理前,主要源于过硫酸钠分解后残留的硫酸盐,使修复后地下水饱和带形成高盐区。因此,采用活化PS原位注射修复时,需对二次污染风险进行严格地评估和防控。     

NiCo2O4@quinone-rich N–C core–shell nanowires as composite electrode for electric double layer capacitor

The bind-free carbon cloth-supported electrodes hold the promises for high-performance electrochemical capacitors with high specific capacitance and good cyclic stability. Considering the close connection between their performance and the amount of carbon material loaded on the electrodes, in this work, NiCo₂O₄ nanowires were firstly grown on the substrate of active carbon cloth to provide the necessary surface area in the longitudinal direction. Then, the quinone-rich nitrogen-doped carbon shell structure was formed around NiCo₂O₄ nanowires, and the obtained composite was used as electrode for electric double layer capacitor. The results showed that the composite electrode displayed an area-specific capacitance of 1794 mF∙cm^–2 at the current density of 1 mA∙cm^–2. The assembled symmetric electric double layer capacitor achieved a high energy density of 6.55 mW∙h∙cm^–3 at a power density of 180 mW∙cm^–3. The assembled symmetric capacitor exhibited a capacitance retention of 88.96% after 10000 charge/discharge cycles at the current density of 20 mA∙cm^–2. These results indicated the potentials in the preparation of the carbon electrode materials with high energy density and good cycling stability.