模板炭化法制备沥青基中孔炭材料

以MgO为模板，采用低软化点（27℃）各向同性沥青为炭材料前驱体，采用程序升温一步炭化法制得了系列中孔炭材料。采用乙酸镁和柠檬酸镁为MgO的前驱体，沥青与MgO前驱体按照不同质量比混合，混合比例以得到的MgO为计算基准。采用低温N2吸附测得炭材料的比表面积和孔径分布，采用透射电镜观察炭材料的内部结构特征。结果表明，两种...     

模板炭化法制备沥青基中孔炭材料

以MgO为模板,采用低软化点(27℃)各向同性沥青为炭材料前驱体,采用程序升温一步炭化法制得了系列中孔炭材料。采用乙酸镁和柠檬酸镁为MgO的前驱体,沥青与MgO前驱体按照不同质量比混合,混合比例以得到的MgO为计算基准。采用低温N2吸附测得炭材料的比表面积和孔径分布,采用透射电镜观察炭材料的内部结构特征。结果表明,两种前驱体与沥青混合得到的炭材料比表面积均随MgO/沥青质量比例的增加呈线性增加趋势,柠檬酸镁体系中MgO/沥青质量比为8/2时最高比表面积达到1295m2/g,随MgO/沥青质量比的不同分别在2.5nm和5nm处有集中的孔分布;乙酸镁体系制得的炭最高比表面积也达到1199m2/g,并且在5nm和12nm处有集中的孔分布。     

一步模板炭化法制备新型沥青基中孔炭材料

以乙酸镁和柠檬酸镁为模板(MgO)镁源,沥青为碳前驱体,在氮气氛中950℃一步炭化制得高表面积中孔炭材料.采用1 mol/L的HCl去模,并将炭材料洗涤至中性.采用低温N2吸附测得炭材料的比表面积和孔径分布,透射电镜观察炭材料的内部结构特征.结果表明:尽管未经活化,所得炭材料中的孔大多为中孔,BET比表而积达到1295 m2/g,当以柠檬酸镁为MgO前驱体时,所得炭材料的收率可高达50%.     

沥青基中孔炭的制备及其吸附性能

以煤焦油沥青为碳源,液相原位合成的MgCO3纳米颗粒为模板,一步法制备了中孔炭材料。利用氮气吸附-脱附实验,X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征,并且研究了其对甲苯和维生素B12(VB12)的吸附性能。结果表明:制备的中孔炭材料孔径集中分布在2-10nm,且比表面积、孔容和中孔率最大分别达到530m2.g-1、0.92cm3.g-1和99%,中孔炭(PBMC-1.5)对甲苯分子和VB12分子的饱和吸附量分别达到801和275mg.g-1。     

模板法制备沥青烯基有序结构中孔炭

以煤炭直接液化工艺过程的副产物--沥青烯为碳源,中孔硅分子筛SBA-15为模板,采用模板炭化法制备了具有规则结构的中孔炭.制备过程包括利用溶剂夹带法将沥青烯填充到模板孔道内,炭化模板孔道内的沥青烯以及脱除模板等步骤.利用扫描电镜、透射电镜、粉末X射线衍射仪对产品的微观形貌和结构进行了分析;测定了材料的抗氧化性能、导电性能以及对N2的吸附特性.结果表明:产品具有对模板结构反转复制的规则结构,其比表面积为562m2/g,孔容为0.566cm3/g,孔尺寸呈单分布,平均孔径为3.57nm;此外,材料具有良好的抗氧化性能,空气环境下300℃处理后样品仍保持规则的孔结构形态;其平均电阻率为0.16Ω*cm左右,属半导体材料导电性能范畴.     

模板法制备中孔炭及其负载氧化铈的SCR脱硝性能研究

以硅铝比为38的分子筛为模板,蔗糖为前驱体,用模板法制备了中孔炭材料,并对制备的材料进行了表征。重点探讨了以制备的碳材料为载体,Ce为活性组分的催化剂的脱硝性能。结果表明,制备出的碳材料存在部分中孔,平均孔径为2.9nm;负载了Ce的催化剂,NH3选择性催化还原(Selective catalytic reduction,SCR)脱硝性能比未负载的脱硝性能好,表明Ce具有催化作用;将制备的碳材料经硝酸预处理,发现Ce负载量为10%的催化剂脱硝活性最好,在380～450℃之间保持60%以上的NO转化率。     

模板法合成中孔炭材料

在综合分析无机模板法和有机模板法的基础上,提出矿物模板法和复合模板法是制备中孔炭的有效方法.矿物模板法原料价格低廉、来源广泛.复合模板法综合了软模板和硬模板的优点,能够拓展中孔炭的结构、性能和应用领域.以矿物模板制备的炭材料具有良好的电学、医学性能等,有望获得良好性价比的中孔炭材料.     

煤沥青基多孔炭材料的研究进展

我国能源结构是"富煤、贫油、少气",发展煤化工资源化利用技术对于保障国家能源安全不仅具有重要的战略意义,也有着广阔的市场前景。煤焦油,作为钢铁行业炼焦的副产物,主要由稠环芳烃组成,并且碳含量相对较高,目前主要以燃烧为主,带来了一系列能源和环境问题,因此实现煤焦油资源高效利用是急需解决的行业难题。从煤焦油出发制备功能性炭材料是探索煤焦油高附加值利用的有效途径,介绍了以煤沥青为原料合成多孔炭材料的主要技术和应用前景。分析表明,通过活化法或模板法等技术手段可实现炭材料比表面积和孔结构调控,但由于煤沥青原料的特点,单一的手段难以满足高性能炭材料的发展要求,因此,通过精细化工技术对煤沥青分子结构进行调控,改善煤沥青分子结构及其物理、化学性质,对于煤沥青基炭材料发展具有重要意义。     

硝酸镍在模板法制备中孔炭中的作用

以热固性酚醛树脂(Thermosetting phenol resin,TPR)为炭前驱体,纳米SiO2为模板、硝酸镍为添加剂制备中孔炭(Mesoporous carbons,MCs).借助比表面积测定仪和X-射线衍射分析仪,研究了添加剂加入前后中孔炭孔结构和微晶结构的变化.结果表明:加入适当含量的硝酸镍可提高中孔炭的比表面积,同时增加炭的石墨化度;通过调节硝酸镍的含量,可以制备具有孔径分布集中在4nm和10nm左右的双峰分布的中孔炭.     

模板法中孔炭及其双电层电容性能(英文)

以乙酸镁和柠檬酸镁热解得到的MgO为模板,热塑性沥青为碳前驱体,采用程序升温一步炭化法(950℃,N2)制备了高比表面积中孔炭材料。尽管未进行活化,两种模板前驱体与沥青混合所制中孔炭材料均可获得非常高的比表面积。以这两种中孔炭作为双电层电容器的电极材料,在质量分数为30%的KOH电解液中测试其电化学性能。结果表明:这两种中孔炭电极均可得到较高的比电容量和理想的功率特性,尤其是柠檬酸镁作前驱体时,MgO与沥青质量比为4时得到的炭材料(MCP8/2)在20mA.g-1的电流密度下得到284F.g-1的比电容量,且在1000mA.g-1时仍能得到236F.g-1的比电容。交流阻抗测试表明:组装的双电层电容器的内部阻抗均小于3.5Ω。     

硼掺杂中孔炭的制备及其电化学性能

以含硼酚醛树脂为碳前驱体,通过溶剂挥发诱导自组装制备了含硼中孔炭.利用低温氮气吸脱附、小角X射线散射、透射电镜等分析手段对中孔炭样品进行了结构表征,并采用三电极体系对中孔炭样品进行了电化学性能测试.讨论了硼掺杂量对中孔炭的孔结构及电化学性能的影响.结果表明:随硼含量增加,中孔炭孔径缩小且有序度降低.硼质量分数为0.3%时,中孔炭在电流密度为75mA·g-1下的单位面积比电容达到0.51 F·m-2,是未掺杂样品的1.9倍,并且仍能够保持有序的孔道结构.     

中间相沥青基活性泡沫炭的制备及其电化学性能研究

以中间相沥青为前驱体,经自挥发发泡法、KOH活化法制备的中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜、X射线衍射和低温(77K)N2吸附法对中间相沥青基活性泡沫炭的表面形貌和微观结构进行表征。中间相沥青基活性泡沫炭的比表面积为2700m2/g,总孔孔容为1.487cm3/g。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,考察了中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,中间相沥青基活性泡沫炭的比容量为240.48F/g,能量密度为33.4Wh/kg;在电流密度为5A/g时,比容量为166.68F/g,具有良好的电化学特性。     

Synthesis of new activated carbons produced from polymer waste

In this study activated carbons were prepared from polymer waste, which is side product and waste in textile industry; by chemical activation with KOH. The influence of chemical ratio onto pore structure was investigated. Activation temperature was selected as 800°C. The impregnated sample was raised to the activation temperature under N₂ (100 mL. min^?1) atmosphere with 10°C. min^–1 heating rate and hold at this temperature for 1 h. Determined BET surface area were in the range of 817–1889 m²·g^–1. Impregnation ratio; 5:1 was found to be the optimal condition for producing high surface area carbons with KOH activation. Activated carbon samples and raw material were characterized by Boehm titration, XRD, FT-IR, DTA and TGA. Adsorption capacity for selected model compound, such as naproxen sodium, caffeine and tannic acid, has been investigated.     

基于柠檬酸铁的介孔碳材料的制备及电化学研究

以柠檬酸铁为原料,采用直接碳化法,制备出介孔碳材料。通过SEM和TEM对其形貌进行分析,发现样品具有大量的孔道结构。N2吸附测试表明,所制备介孔碳MCs-800的比表面积高达1 918m2/g。采用TG技术研究了柠檬酸铁在氮气气氛中的热解过程。并用循环伏安法和恒电流充放电法进行电化学测试。测试表明,以柠檬酸铁为原料碳化所得的介孔碳的循环伏安图形接近矩形,在恒电流充放电过程中发现样品在不同的电流密度下均呈现出较规则的三角形,且阳极和阴极过程基本对称,表明样品具有良好的电化学稳定性和可逆性。     

印刻法制备中间相沥青基中孔炭

用中间相沥青作碳源,硅胶水溶液作造孔剂,采用胶体印刻法制得一系列中孔碳。实验发现当适量纳米级硅源添加到中间相沥青中,会在彼此颗粒间形成一定的纳米孔道,从而导致中间相沥青在炭化过程中没有沥青由固相向液相转化的过程。结果表明：碳硅比、印刻温度以及中间相沥青的基本物化性质都将对中孔碳的孔结构发生重要影响。且制得比表面积和孔容分别为482m2/g和1.62cm3/g的中孔碳。     

微波处理时间对电化学电容器用活性炭性能的影响

采用微波对氢氧化钾活化石油焦制备的活性炭进行处理,考察了微波处理时间对活性炭的孔结构、表面(官能团)性质和电化学电容器中活性炭电化学性能的影响.结果表明:微波处理后活性炭的比容和内阻随着其比表面积和总孔容的降低而变小.和采用常规加热方式在1073K下处理1h所得活性炭相比,在700w功率下仅处理7 min所得活性炭的孔结构就具有较高的大/中孔的孔容比和较高的羰基含量;该活性炭用作电化学电容器的电极时,具有较高的能量密度和较高的能量保持率.显然,微波处理是制备电化学电容器用活性炭的一种简单而有效的方法.     

硝酸氧化改性SBA-15 模板合成的中孔炭电容性能研究

采用有序中孔氧化硅SBA-15为模板，合成了具有高效能量存储的超级电容器电极材料——有序中孔炭材料；以硝酸为氧化剂，分别在26℃、50℃、70℃和100℃下对中孔炭进行了表面官能化处理。结合氮气等温吸附、X射线光电子能谱和热分析方法研究了氧化前后中孔炭孔结构和表面官能团的演化。结果表明：随着氧化温度的升高，比表面积和中孔含量减少，而表面官能团含量增加。电化学测试显示：原始中孔炭的能量密度为3．5Wh／kg，100℃氧化的中孔炭具有最高的能量密度（5．7Wh／kg）。表明硝酸官能化处理可将中孔炭材料应用范围拓展到高能量密度领域。同时初始中孔炭的功率密度为2015W／kg，70℃氧化的中孔炭具有最高的功率密度（3125W／kg）。研究表明能量密度的改善得益于表面官能化对双电层电荷密度的提高和引入了法拉第赝电容反应；而功率密度的提高来自亲水性的官能化炭表面所具有的低离子扩散阻力。     

废弃物基活性炭吸附性能的影响因素

研究了以三种固体有机废弃物-锯木屑、纸张、塑料的热解产物（分别简称木炭、纸炭、塑料热解物）为原料，水蒸气为活化剂制备废弃物基活性炭时吸附性能（以碘值表征）的影响因素。结果表明，在一定的塑料热解物含量条件下，活性炭的吸附性能随木炭、纸炭间组成比的增加而增加，而在一定的木炭、纸炭间组成比下，吸附性能随塑料热解物含量的增加而减少；此外废弃物基活性炭的吸附性能随废弃物热解温度的升高呈现为先增加再减少的变化趋势。