活性炭改性研究进展

本文从表面物理结构特性和表面化学结构特性两方面阐述了活性炭改性技术的研究进展。改性思路主要是改变活性炭孔隙结构和表面官能团两方面,孔隙结构越丰富吸附能力越强,根据表面官能团的不同性质可用于吸附特定吸附质。文章综述了国内外关于活性炭材料的改性研究,为此方向日后的研究提供了借鉴和参考。     

活性炭/二氧化锰纳米复合材料的合成及超级电容性能

以商业活性炭为载体,通过硝酸表面改性活性炭,引入含氧官能团,为棒状二氧化锰(MnO2)和活性炭的结合提供桥梁。采用化学沉淀法在炭表面反应生成纳米结构的棒状二氧化锰,制备二氧化锰/改性活性炭(MnO2/OAC)复合电极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其结构进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电对其电化学性能进行研究。结果表明,生成的MnO2均匀地负载在碳的表面,颗粒的直径在20~50nm;在1mol/L的Na2SO4电解液中,MnO2/OAC6复合电极材料体现了极佳的比电容,达到369.7F/g。材料优异的电化学性能归功于活性炭发达的孔隙结构和MnO2提供的法拉第电容。     

活性炭孔径分布和表面化学性质对吸附影响的研究进展

介绍了活性炭孔径分布及表面官能团的种类,分析了近年来国内外在活性炭孔径分布和表面官能团对吸附性能影响的研究进展情况,对以活性炭孔隙结构和表面官能团为出发点的研究提出了一些建议。     

SiO_2气凝胶/活性炭复合吸附材料的制备与疏水改性研究

为了提高活性炭的疏水性能,采用溶胶-凝胶工艺和常压干燥法在活性炭表面上原位合成SiO_2气凝胶,并对其进行了疏水改性。扫描电镜、氮气吸脱附等温线、红外光谱分析和表面接触角测试结果表明,该工艺在活性炭孔隙内有效形成了气凝胶结构。相比于活性炭基体材料,经改性后比表面积降低5.78%,中孔结构得到增强,且有很好的疏水效果,接触角可以达到130°,对水蒸气的吸附量降低了25%。     

活性炭表面改性及吸附极性气体

活性炭的微结构和表面化学特性对其吸附性能产生显著影响。概述了通过调整活性炭孔隙结构。引入化学基团，改变其酸碱度和极性，提高其吸附极性分子能力的方法，介绍了炭表面化学结构，分析了炭微结构，表面基团和吸附质性质对吸附过程的影响。对近年来活性炭表面的改性在吸附SO2和VOCs的实验研究进行了讨论。     

活性炭/二氧化锰纳米复合材料的合成及超级电容性能

以商业活性炭为载体,通过硝酸表面改性活性炭,引入含氧官能团,为棒状二氧化锰(MnO2)和活性炭的结合提供桥梁。采用化学沉淀法在炭表面反应生成纳米结构的棒状二氧化锰,制备二氧化锰/改性活性炭(MnO2/OAC)复合电极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其结构进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电对其电化学性能进行研究。结果表明,生成的MnO2均匀地负载在碳的表面,颗粒的直径在20⁵0nm;在1mol/L的Na2SO4电解液中,MnO2/OAC6复合电极材料体现了极佳的比电容,达到369.7F/g。材料优异的电化学性能归功于活性炭发达的孔隙结构和MnO2提供的法拉第电容。     

活性炭表面含氧官能团对水中卤乙酸吸附去除的影响

为了改善极性、亲水性卤乙酸(HAAs)分子在非极性、疏水性活性炭上的吸附性能,利用N₂等温吸附实验、X射线光电子能谱实验（XPS）、HAAs等温吸附实验等方法,对几种不同产地的活性炭孔隙结构、表面元素形态结构组成,以及HAAs吸附性能进行了研究,考察了活性炭孔结构及含氧官能团对HAAs吸附性能的影响.活性炭表面含氧官能团对HAAs的吸附性能影响显著,当活性炭表面含氧官能团组成较小时,其HAAs吸附能力较强.     

介孔硅纳米材料的制备及其在药物缓控释中的应用进展

介孔硅纳米材料具有比表面积大、介孔结构高度有序、表面易修饰及对药物缓控释等特点,被广泛用作诊断、治疗药物递送的载体材料。综述了介孔硅纳米材料的基本特性、制备方法、在药物缓控释系统中的应用及影响因素。介孔硅纳米材料的孔径、表面性质、孔隙结构等因素是影响其缓控释性能的主要因素,可以通过改变制备工艺参数得到不同结构的介孔硅纳米材料,进而调控其载药释药性能。因此,设计、制备具有特定结构和药物缓控释性能的介孔硅纳米材料是目前药剂学领域的研究热点之一。     

光催化再生型活性炭的研制

光催化再生型活性炭的研制是实现吸附饱和活性炭原位再生的重要环节。本文采用溶胶凝胶——再活化法在商品活性炭表面合成TiO2光催化剂，制得新型炭吸附材料一光催化再生型活性炭。以苯酚为模型化合物，考察了该材料的吸附性能和紫外光照射条件下的光催化再生性能。以扫描电子显微镜、低温液氮吸附研究光催化再生型活性炭的表面结构、孔径结构和TiO2的分布状况。结果表明，光催化再生型活性炭保留了原料活性炭的吸附性能，在紫外光照射下即可逐渐恢复其吸附性能。其吸附性能随担载量的增加而降低，再生率随担载量的增加而升高，催化剂担载量为2．0wt％活性炭具有适宜的吸附性能和光催化再生性能。其再生率随再生次数增加而下降。光催化再生型活性炭具有原料炭相似的表面结构和孔径结构。TiO2在活性炭基材料表面呈不均匀分布，主要集中在活性炭的大孔和表面凹陷处。     

活性炭改性及其脱硫脱硝性能研究与展望

活性炭具有独特的孔隙结构和表面性质,这使其在净化工业烟气领域中有着重要应用。普通活性炭孔容偏小、微孔分布较宽、比表面积较小,导致其吸附性能无法较好地满足烟气深度净化需求。对活性炭进行改性可优化孔容孔径,提高孔隙率,改善表面酸碱性,进而提高活性炭的吸附性能。本文综述了近年来在酸性、碱性和中性条件下改性活性炭的研究进展,并基于活性炭改性现存的不足和瓶颈问题总结了未来活性炭改性的研究重点。     

活性炭表面性质对污染物脱除影响

重点阐述了水处理中活性炭的表面物理和化学性质及其改性后的性能对污染物脱除的影响。表面物理性质方面包括对孔径大小、孔分布以及活性炭改性的研究;表面化学性质方面包括对表面氧化改性、表面还原改性以及负载金属改性的研究。并对活性炭的未来发展方向提出了一些建议。     

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。     

化学-物理混合活化法对超级电容器用活性炭的改性研究

以活性炭粉末为原料,采用氢氧化钾-水蒸气混合处理法制备超级电容器用活性炭电极材料。通过N2吸附法对材料的比表面和孔结构进行研究,发现活性炭的孔结构和孔径分布得以改善。通过循环伏安和交流阻抗等方法研究活性炭电极的电化学性能,结果表明,超级电容器电化学窗口可以达到4．47,充放电为97．3％,单电极比容量为245．3F／g。通过此方法处理后的活性炭更适宜用作超级电容器的电极材料。     

烟气脱硝活性炭的研究进展

活性炭有很强的吸附能力和催化能力,在烟气脱硫脱硝领域有很好的发展前景。近年来对活性炭改性方法研究很多,主要有物理改性法和化学改性法,物理改性法以微波辐射法为代表,化学改性法又分为氧化改性法、还原改性法和负载法。影响改性活性炭吸附性能的因素主要有自身因素和环境因素,材质、工艺的不同会造成比表面积、孔隙率、孔径分布的不同而直接影响改性的成败,烟气中的二氧化硫、氧气、水蒸气以及脱硝温度也会影响改性活性炭的吸附能力。     

生物质活性炭烟气脱硫脱硝的研究进展

烟气脱硫脱硝技术是燃煤电厂烟气污染物控制的主流技术,其中生物质活性炭烟气脱硫脱硝以其新颖、高效、经济、资源化的特点成为近年来的研究热点。生物质活性炭烟气脱硫技术以吸附脱硫为主;生物质活性炭烟气脱硝技术根据烟气温度窗口划分为低温吸附脱硝（包括NO吸附与NO氧化吸附）、中温NH₃-SCR脱硝技术及高温异相还原脱硝技术。综述了孔隙结构、表面化学性质、表面改性等因素对生物质活性炭脱硫脱硝性能的影响,总结了提高生物质活性炭脱硫脱硝性能的途径与方法。最后指出,生物质活性炭异相还原脱硝反应建立更为通用的动力学模型、NH₃-SCR脱硝技术中生物质活性炭催化剂效率的进一步提升、生物质活性炭脱硫脱硝制备生物缓释肥、生物质活性炭改性与担载催化剂实现多污染物一体化脱除等方向可做深入探索与研究。     

环糊精基活性炭的制备及其电化学性能

以环糊精为原料,采取先炭化后活化的方式,制备了具有高比表面积和丰富孔道结构的活性炭材料。本文通过改变KOH与环糊精炭化样品之间的碱炭比,研究了KOH用量对环糊精基活性炭结构及其电化学性能影响。在活化时间、活化温度等因素不变的情况下,活性炭的比表面积、总孔容及比电容随着碱炭比的提高,均呈现先增大后减小的趋势。当碱炭比为3时,活性炭的比表面积为1672m²/g,总孔容为0.75cm³/g,具有最佳的电容性能,在1A/g电流密度下比电容可达165F/g,优于同等条件下的商业炭21KSN（145F/g）,50000次循环后的比电容保持率为98.7%。     

Preparation of Activated Carbons from Tobacco Stems by Potassium Hydroxide Activation and Phosphine Adsorption

Activated carbon preparation from tobacco stems by KOH activation at different activation temperatures and KOH/char mass ratios were investigated in this study. The effects of preparation parameters on activated carbon pore structure, morphometrics, microcrystallinities, and surface functional groups were characterized by N₂ adsorption, SEM, XRD, and FTIR technologies, respectively. The optimum preparation condition of activated carbon was activation temperature of 850°C, and KOH/char mass ratio of 2. Under this condition, the BET surface area of 2215 m²/g, and the pore volume of 1.343 cm³/g can be obtained. Prepared activated carbon showed clearly honeycomb holes, and a predominated amorphous structure. With increase of activation temperature and KOH/char mass ratio, decrease of surface oxygen functional group, and aromatization of the carbon structure was found. The activated carbon was subject to PH₃ purification, and the maximum PH₃ adsorption capacity of 253 mg/g can be realized based on well prepared KOH-AC with modification of 2.5% Cu. It seems that the activated carbon produced from chemical activation of tobacco stem would be an effective and alternative adsorbent for PH₃ adsorption because of its high surface area, adsorption capacity, and low cost.     

活性炭纤维

活性炭纤维是以有机纤维为前驱体通过不同途径而制得,在吸附方面具有独特的性能特征,其吸附特性与孔结构、孔分布、微孔表面积以及表面化学等有极大的相关性。本文就活性炭纤维的原料、制法、孔结构控制、表面化学特性、应用前景等方面作了较为系统的介绍。