天然气储存用多孔炭的研究Ⅱ.粉状多孔炭的成型及其二次活化

以酚醛树脂、煤焦油沥青为粘结剂对由大庆石油焦制得的粉状多孔炭进行成型实验，并对成型后的多孔炭用水蒸气进行二次活化，结果表明：粘结剂为煤焦油沥青，粘结剂与粉状炭质量比为1：2，成型温度为150℃时成型效果较好；水蒸气用量为7．0mL／min，活化温度为800℃，活化时间为1h的条件下，二次活化效果较好。     

玉米芯制备多孔炭及其孔结构的表征

以小于20目的玉米芯为原料，以水蒸气为活化剂，在N2保护下，采用物理活化法制备多孔炭，考察了炭化温度、炭化时间、操作方式以及活化时间等操作条件对多孔炭收率、比表面积和孔结构参数等的影响。同时采用N2吸附法，对多孔炭的比表面积及孔结构进行了表征。实验结果表明：经过800□炭化30min，并采用恒温时加料，恒温时取出的操作方式，是制备较高比表面积多孔炭的最佳炭化条件：在同一活化温度下，为得到收率较高的产品，不易延长其活化时间；经过对原料进行酸处理和热压成型，可以提高多孔炭的收率，增加多孔炭的比表面积和总孔容。     

酚醛树脂基多孔炭材料制备的研究

以酚醛树脂为炭前驱体、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用聚合物共混炭化法制备了多孔炭材料,考察了造孔剂PVB的含量、炭化温度和炭化时间对多孔炭材料比表面积和孔结构的影响.结果表明,在造孔剂PVB的含量为40%、炭化温度为700℃、炭化时间为1.0 h的条件下,可制得BET比表面积为540.4 m2·g-1、孔容为0.37 cm3·g-1、平均孔径为7.298 nm的多孔炭.     

生石油焦制备的多孔炭材料吸附性能及电热性能研究

以挥发分含量较高的未煅烧生石油焦为原料,以KCl为主要活化剂,采用模压成型,化学活化的方法制备出块状多孔炭材料。考察了活化剂用量与成型压力对多孔炭材料吸附性能和电热性能的影响及多孔炭材料电热性能在解吸附中的应用。当活化剂与生石油焦用量比为5,成型压力为20MPa时制得的块状多孔炭材料的吸附性能和电热性能最理想,通电加热1min后该多孔炭材料解析吸附物的效果显著。     

炭化温度对多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂的影响

以糠醇树脂为炭前驱体,在不同炭化温度下制备出系列涂层型多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂。N2-物理吸附和程序升温脱附(TPD)的表征结果表明,炭化温度对多孔炭涂层的物理-化学性质均有较大影响,随着炭化温度升高,多孔炭涂层孔结构的形成趋于完全,同时涂层表面酸性含氧基团的种类和数量逐渐减少,800℃时多孔炭涂层孔结构完全形成,且表面酸性含氧基团也基本消失。1,1,2,2-四氯乙烷气相催化脱HCl合成1,1,2-三氯乙烯反应评价结果表明,孔结构和表面酸性含氧基团是影响多孔炭催化性能的关键因素,800℃炭化的多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂的催化活性、选择性和稳定性最佳。     

天然气储存用多孔炭的研究——I．高比表面积多孔炭的制备

以含碳量高且相对洁净的大庆石油焦为原料，通过KOH化学活化，制备出比表面积为2830m^2／g且具有良好吸附性能的粉状多孔炭。考察了反应时间、反应温度、升温速率和剂料质量比、急冷温度等因素对活化结果的影响。结果表明，当活化温度为800℃，活化时间为1h，剂料质量比为4：1，升温速率为4℃／min，急冷温度为500℃时活化效果比较理想。     

预氧化对多孔炭膜性能的影响

以石油沥青为原料经无粘结剂模压成型法制备了多孔炭膜,考察了预氧化过程中成型样的预氧化行为及预氧化条件对炭膜的气体渗透选择性的影响。实验结果表明：预氧化温度的增加和时间的延长均有利于改善炭膜的气体渗透选择性能,一其中温度是比时间更为显著的影响因素。     

活性炭湿法储存甲烷的研究

以三种不同孔结构、比表面积的活性炭为原料湿法储存甲烷.考察了湿炭的润湿比、堆密度及湿炭装填量对湿法储气性能的影响,讨论了活性炭孔结构与最佳润湿比、最佳堆密度及储气量之间的关系,对湿法储气的机理及装填量影响产生的原因进行了分析.结果表明:2.0、8.0MPa、最佳润湿比条件下,湿炭FS3的储气量可达201.2V·V-1.但湿炭储气性能受到装填量的影响,10L湿炭FS3的储气性能仅为34ml的52.3%.     

工艺参数对天然沸石模板多孔炭结构的影响

以内蒙古赤峰市的天然沸石矿为模板，以蔗糖为炭的前驱体，制备了具有较窄中孔孔径分布的模板多孔炭。利用SEM、XRD及N2吸附等方法对模板炭进行了表征。采用BJH法分析了模板炭的孔径分布特征。研究了制备工艺中催化剂H2SO4的用量和炭化温度对所得模板多孔炭结构的影响。结果表明，硫酸用置和炭化温度对模板多孔炭的表面形貌、微晶结构和孔结构都有一定的影响。催化剂H2SO4用置过多时模板炭表面结构粗糙、致密，杂质较多，比表面积和总孔容较小；炭化温度越高，模板炭的结构收缩越严重，总孔容和中孔孔容越大，中孔率越高。     

炭化条件对多孔炭膜性能的影响

以石油沥青为原料,采用无粘结剂成型制备多孔炭膜,考察了炭化条件对炭膜的Ｈ２和Ｎ２气体渗透率和理想分离系数的影响,并用压汞法表征了炭膜的孔径分布,结果表明：炭化温度是影响炭膜性能的关键因素,制备的炭膜具有均匀性孔径分布,平均孔径为１５３ｎｍ。     

双峰分级多孔炭快速制备及其电化学性能研究

以乙酸钴为模板、柠檬酸为炭源,采用快速升降温工艺,一步模板炭化法制备出分级多孔炭。通过SEM、TEM、XPS、物理吸附等测试手段对多孔炭形貌和结构进行表征。结果显示,所得多孔炭具有典型的中孔-微孔分级孔结构,微孔集中在0.8nm,中孔集中在4 nm,比表面积达753~890 m2/g。采用三电极测试装置测试了所得分级多孔炭在6M KOH电解液中的电容性能,结果显示,随着处理温度的提高,所得分级多孔炭的电容和倍率性能均不断提高。700℃处理所得多孔炭在0.2 A/g电流密度下比电容达到144 F/g;在电流密度为5 A/g时比电容为102 F/g,电容保持率为71%,展现出较好的倍率性能。     

木质素多孔炭的制备及应用研究进展

木质素是一种具有三维网状分子结构、含有大量芳香基团和高含碳量等特点的天然高分子,其在制备多孔炭领域具有巨大潜力。多孔炭在催化剂和能源储存领域具有极大的应用前景。以来源于制浆造纸和生物炼制行业的副产物工业木质素作为原料制备多孔炭应用于能源储存、吸附、催化剂载体等领域,可实现工业木质素在碳基功能材料领域的高附加值循环再利用。本文详细综述了目前木质素多孔炭的常用制备方法和微结构特性的调控方法,总结归纳了各制备方法的主要特点以及影响木质素多孔炭微结构与性能的关键因素;重点综述了近些年对木质素多孔炭孔道结构调控方面的研究,归纳了孔调控的方法;此外,总结了木质素多孔炭在超级电容器、锂离子电池、吸附剂和催化剂载体领域中的应用研究现状,讨论了催化和储能材料对木质素多孔炭的微结构特性要求。总结并展望了木质素多孔炭在制备与应用中面临的机遇和挑战。     

烧结工艺对炭球孔结构的影响

多孔炭球是应用在有害气体吸附、超级电容器及血液渗透等领域中的关键材料,其孔结构及性能由原料种类及制备工艺等共同决定。以磺化苯乙烯-二乙烯基苯阳离子交换树脂为原料通过化学气相沉积法(CVD)制备多孔炭球,通过扫描电镜及比表面积分析研究了不同热处理条件对所制炭球孔结构的影响。实验表明:烧结工艺对多孔炭球的形貌及结构有很大影响。具体来说,炭化温度的提高整体上有利于孔结构的形成;升温速率提高有利于介孔、大孔结构的形成;活化有利于形成微孔结构。以上研究对炭球孔结构的可控制备有一定意义。     

天然气储存用多孔炭的研究Ⅰ.高比表面积多孔炭的制备

以含碳量高且相对洁净的大庆石油焦为原料,通过 KOH化学活化,制备出比表面积为 2 830 m2/g且具有良好吸附性能的粉状多孔炭.考察了反应时间、反应温度、升温速率和剂料质量比、急冷温度等因素对活化结果的影响.结果表明,当活化温度为 800 ℃,活化时间为 1 h,剂料质量比为 4:1,升温速率为 4 ℃ /min,急冷温度为 500 ℃时活化效果比较理想.     

用于超级电容器的生物形态多孔炭的制备及表征

以天然木质材料为原料,以ZnCl2为活化剂,采用一步化学活化法制备了保留木材天然结构的生物形态多孔炭。研究了活化工艺参数对多孔炭的孔结构和表面形貌的影响,并初步探讨了活化机理。结果表明:活化剂ZnCl2对于生物形态多孔炭具有很好的活化作用,通过改变ZnCl2/多孔炭的浸渍比、活化温度,可以调控多孔炭的孔结构和表面形貌。活化温度450℃,浸渍比为7时,多孔炭的BET比表面积为771.6m2/g;浸渍比为5,活化温度900℃,多孔炭的BET比表面积为951.34m2/g。ZnCl2具有催化脱羟基和脱水的作用,并促进芳烃缩合反应,对多孔炭表面产生造孔和扩孔作用,随着浸渍比的提高和活化温度的升高,扩孔作用明显。     

由沥青制备多孔炭的工艺研究

采用沥青加发泡剂加炭黑制备了孔结构较好的多孔炭材料，分析和讨论了该工艺中沥青、发泡剂及炭黑的作用和影响，对多孔炭材料进行了力学性能测试和微观电镜观察分析，探讨了其可能的应用前景。     

发泡条件对中间相沥青基泡沫炭形成的影响

以石油系中间相沥青为原料，在不同发泡时间和压力、温度为440℃时发泡制得生料泡沫炭，经过氧化、炭化等处理得到了具有均一孔结构的泡沫炭。利用SEM观察孔结构并测定体积密度和真密度的方法计算出不同制备条件下所得到的泡沫炭的孔隙率的数据，发现泡沫炭的孔隙率与孔径主要受发泡压力的影响，可利用改变发泡压力的方法控制泡沫炭的孔结构。通过对泡沫炭生料进行氧化、炭化等后处理可有效地提高产物泡沫炭的密度、孔隙率和强度等材料性能。     

一步热解法制备葵花秆基磷掺杂多孔炭及其性能研究

以葵花秆为碳源,植酸为磷掺杂剂和活化剂,采用一步热解法制备磷掺杂多孔炭。讨论浸渍比、活化温度、保温时间对磷掺杂多孔炭得率和碘吸附值的影响,并采用全自动比表面积及孔径分析仪、X射线光电子能谱仪对其孔隙结构、表面化学结构及结合状态进行表征。研究结果表明：随着浸渍比、活化温度、保温时间的增加,葵花秆基磷掺杂多孔炭的碘吸附值呈先增大后减小的趋势;植酸的活化有利于多孔炭比表面积和孔容积的提升;植酸作为磷源,实现了多孔炭的磷掺杂,其磷元素的结合形式为C—PO₃、C—P—O、C₃—PO、C—P=O和C—P。较佳工艺条件即浸渍比(质量比)值2,活化温度900℃,保温时间2 h下制备的磷掺杂多孔炭的比表面积为992.7 m²/g,总孔容积为1.33 cm³/g,碘吸附值为1 099.8 mg/g。     

天然气水合物在多孔介质中非静态降压裂解实验研究

模拟海底多孔介质的实验条件,利用磁力搅拌系统造成强制甲烷水合物裂解环境,分别研究了同在压力2.5 MPa时,恒温水浴在274.15、275.15、276.15、277.15 K的不同温度条件下,以及恒温水浴温度同在276.15 K时,在1.6、1.9、2.2、2.5MPa的不同分解压力条件下的分解状况,进而得出温度和压力对降压分解的影响规律。     

反应诱导相分离热解法制备交联互通状多孔炭单体

以酚醛树脂和乙二醇混合物经过反应诱导相分离热解后形成的多孔炭单体制备复杂形状SiC陶瓷。通过用场发射扫描电子显微镜和压汞仪对多孔炭进行表征,分别研究了乙二醇含量、催化剂含量以及预固化温度对多孔炭的孔形貌、尺寸及分布的影响。结果表明：乙二醇含量可以影响多孔炭单体的形成,以及孔的形貌、大小和分布;催化剂含量和预固化温度对多孔炭的影响不显著。