超级电容器用马尾藻基超级活性炭的制备及其电化学性能

以马尾藻为原料,采用KOH活化法制备用于超级电容器的生物质基超级活性炭。制备的超级活性炭不仅比表面积巨大,孔隙结构丰富,而且以海藻作为前驱体原料明显降低了活性炭的生产成本。采用单因素实验法分析了浸渍比、活化温度和活化时间对马尾藻基活性炭孔隙结构(比表面积、孔容及孔径分布等)的影响,探索了制备马尾藻基超级活性炭的最佳工艺条件,并研究了所制活性炭用于制备超级电容器时的电化学性能。采用N2吸附-解吸附、SEM、XRD,恒电流充放电以及循环伏安法等表征手段考察超级活性炭样品的比表面积,孔结构以及电化学性能。实验结果表明,制备马尾藻基超级活性炭的最佳工艺条件为:浸渍比4∶1,活化时间120min,活化温度800℃。在该实验条件下制得的活性炭比表面积高达2926m2/g,孔容高达1.536cm3/g,且所有活性炭的孔径大小几乎全部分布在4nm以内,孔径分布均匀。制备的超级电容器以6mol/L的KOH为电解液时,其比电容高达358.5F/g,表现出良好的电化学性能。     

双电层电容器用煤基活性炭的制备与电化学性能表征

以河南永城无烟煤为原料、KOH为活化剂制备了高比表面积的煤基活性炭,采用低温N_2吸附法对活性炭的比表面积、孔容及孔径分布进行了表征,并对其用作双电层电容器电极材料的电化学性能进行了系统测试.在KOH与煤的质量比为4:1、活化温度为800℃、活化时间为1h的条件下制备出的活性炭其比表面积高达3224m~2/g,总孔容达1.76cm~3/g,中孔率为57.95%.该活性炭电极在3mol/L KOH电解液中的比电容高达324F/g,且具有良好的循环性能,当电流密度为40mA/g时,经1000次循环后,比电容保持率超过92%,且其漏电流很小.     

马尾藻基高比表面积活性炭的制备及表征

以马尾藻为原料,采用KOH活化法制备高比表面积活性炭。探索制备马尾藻基活性炭的实验方案和最佳工艺条件。采用正交实验法研究了炭化温度、炭化时间、低温活化温度、低温活化时间和浸渍时间对制得活性炭比表面积和孔容的影响。采用N_2吸附、SEM表征考察了活性炭的孔隙结构和表面形貌。通过正交实验法分析发现,制备马尾藻基高比表面积活性炭的最佳工艺条件为:炭化温度600℃,炭化时间180min,低温活化温度400℃,低温活化时间45min,浸渍时间2h。在16组实验条件下,制备的活性炭比表面积最大为3 122m2/g,所有样品的孔径几乎全部分布在6nm以内。     

柱状活性炭与酸改性球形活性炭对甲苯的吸附研究

为研究酸改性后的球形活性炭对甲苯的吸附性能,用HCl改性球形活性炭,并与未改性的柱状和球形活性炭进行对比分析。采用ASAP 2020 plus HD88全自动静态化学吸附仪对活性炭的比表面积、总孔容、微孔孔容、中孔孔容等进行检测。利用Nicolet 6700型傅里叶红外光谱仪检测三种活性炭的透光率。利用SEM3400型扫描电镜对活性炭的微观形貌进行观察。考察了三种活性炭在相同进气量下的穿透时间,在不同进气量和进气浓度下各自的穿透时间,活性炭甲苯吸附饱和量等方面的动态吸附性能。结果表明,改性后的球形活性炭在吸附性能和吸附量上都优于另外两种活性炭,更适合用于低浓度甲苯气体的净化。     

超声引入酸浸渍过程对活性炭性能的影响（英文）

在磷酸法制备活性炭的浸渍阶段引入超声,研究超声浸渍对活性炭孔结构、微观形貌、表面官能团、碘值和亚甲基蓝值的影响。结果表明,超声浸渍能够增大活性炭的比表面积、总孔容、微孔孔容、中孔孔容、极微孔孔容、碘值和亚甲基蓝吸附值,但长时间超声浸渍并无必要。最佳超声浸渍条件为:在45 min的总浸渍时间内引入5 min超声浸渍。在该条件下制得的活性炭比表面积达1 504 m~2/g,超过了文献中生物质基磷酸法活性炭的诸多相应值。另外,与静置浸渍相比,超声浸渍使制备最高碘值样品所需的总浸渍时间减少了85%。     

KOH活化法高比表面积竹质活性炭的制备与表征

以竹屑为原料,研究了KOH活化法高比表面积活性炭的制备工艺.分别考察了浸渍比、活化温度、活化时间等工艺参数对产品吸附性能的影响,并提出了可能的活化机理.在所研究的实验条件下,最佳的制备工艺是浸渍比1.0,活化温度800℃,活化时间2h.所得到的活性炭产品的比表面积和孔容可达2996m2/g和1.64cm3/g.该产品附加值高,在吸附领域特别是在双电层电容器的电极材料领域有广阔的应用前景.     

高比表面积聚苯乙烯基球状活性炭的制备研究

以聚苯乙烯基大孔吸附树脂球为炭前驱体,经空气预氧化、炭化和活化制备了高比表面积球状活性炭.系统考察了不同氧化和活化条件对氧化球和活化球的物理性能的影响.结果表明:升温速率、氧化温度和氧化时间分别为0.25℃/min、300℃和3h时所得到的氧化球的CCl4吸附值最高,可达970mg/g.此外,当活化温度和活化时间分别为850℃和4h时,球状活性炭的CCl4吸附值最高,为2700mg/g,相应的比表面积为1759m2/g.     

活化工艺对木质活性炭纤维结构和碘吸附性能的影响

以杉木为原料,经苯酚液化、熔融纺丝、固化处理后,CO2活化制备出木质活性炭纤维,利用扫描电镜、拉曼光谱、比表面积测定对其形态结构进行了表征,并研究了活化工艺因素对其碘吸附性能的影响。结果表明,木质活性炭纤维的表面平滑,断面呈圆形;500℃以上的木质活性炭纤维拉曼图谱都出现炭材料典型的D峰和G峰,且随着活化温度的提高,其石墨微晶尺寸La逐渐增大,R值逐渐减小;木质活性炭纤维的孔结构主要以微孔为主,其微孔率达到90%,只存在少许的中孔结构。随活化温度和活化剂用量的增加,木质活性炭纤维的碘吸附值明显增加,其收率随活化温度的升高呈现降低趋势;当活化时间增加到40min时,木质活性炭纤维的碘吸附值达到最大,而后降低。     

KOH活化制备石油焦基微孔活性炭及表征

以新疆克拉玛依石油焦为原料,KOH为活化剂,在N2保护下,采用化学活化法制备高比表面积活性炭。系统考察了碱焦比、活化温度、活化时间以及N2流速对所制备活性炭的碘吸附值及产率的影响。结果表明:当碱焦比为4∶1、活化温度为800℃、活化时间为0.5h及N2流速为50mL/min时,制备出的活性炭BET比表面积高达2806.69m2/g,碘吸附值为2941mg/g,活化产率为62.1%。采用N2吸附-脱附及X射线衍射等实验手段对活性炭进行了表征。     

中间相沥青的调制对纳米级微孔超高表面积活性炭性能的影响

以中间相沥青为原料，采用KOH活化制取了超高表面积活性炭，其比表面积高达3464m^2/g，总孔容积高达2．14m^3/g，碘吸附值为3094mg／g，苯吸附值为1610mg／g．所制活性炭富含发达的微孔，其孔径主要集中在1～4nm范围内，具有优异的吸附性能．研究了中间相沥青调制对纳米级微孔超高表面积活性炭性能的影响，结果表明，制备中间相沥青所用原料的净化处理是制备超高表面积活性炭的关键，以1～2℃／min升至400℃并保温2～3h所得中间相沥青制取的活性炭具有极高的吸附性能，中间相沥青炭物料的碳质微晶结构对超高表面积活性炭制取起着决定性作用。     

Carbon spheres/activated carbon composite materials with high Cr(VI) adsorption capacity prepared by a hydrothermal method

Glucose and commercial activated carbon (AC) were used as starting materials to hydrothermally synthesize carbon spheres on the surface of AC, producing new carbon sphere–AC hybrid carbon materials. It was found that micrometer-sized carbon spheres, rich in oxygen-containing functional groups, can be effectively anchored to, and well-dispersed on, the surface and at the entrance to the macropores of AC. As the glucose concentration increased, the size and dispersion of carbon spheres changed, the porosity of the AC decreased, the number of oxygen-containing functional groups increased, and COH gradually became the dominant functional group. The carbon composites that were obtained exhibited a remarkably enhanced adsorption capacity for Cr(VI) per unit mass and per unit surface area. The highest adsorption capacity per unit mass achieved was 0.4834 mmol g^?1, about 4 times that of unmodified AC. The abundant surface oxygen-containing functional groups and relatively well-developed pore structure were the main causes of the high specific adsorption capacity of the carbon sphere/AC composites.     

Mesoporous carbon spheres produced by hydrothermal carbonization from rice husk: Optimization,characterization and hydrogen storage

In this study, carbon spheres were synthesized from rice husk with hydrothermal carbonization method at different temperatures and different reaction times. Surface areas and pore size distributions of carbon spheres were characterized by BET surface area device, sphere morphology by SEM, structural characterization by FTIR-ATR and XRD, and thermal properties and degradation mechanism by DTA/TG. In addition, hydrogen gas adsorption measurements of the samples were also carried out with the Hiden IMI PSI gas storage device. It can be said that the required temperature is 280 °C and the required reaction time is 6 h in order to obtain homogeneous and ideal sphere morphology carbon spheres from a lignocellulosic biomass in experiments carried out under different conditions in an acidic reaction medium. This is clearly seen from the SEM images. In addition, FTIR spectra and XRD patterns confirm that the sphere was obtained. According to the BET surface area and pore size distribution results, it can be said that the main significant difference is in the mesopore structure of the carbon spheres, even if the surface area values of the samples obtained at different temperatures and different reaction times increase linearly with temperature. In order to determine the usability of carbon spheres obtained in different conditions in the energy field, the gravimetrically measured H₂ storage capacities at cryogenic temperature (77 K) and pressure range of 0–30 bar were determined as maximum 1.1% by weight. When the hydrogen storage capacities of the samples are evaluated together with the BET surface area values and pore size distributions, it shows that the hydrogen storage capacity in carbon spheres is directly proportional to the mesopore volumes. In addition, Langmuir and Freundlich isotherms related to adsorption equilibrium were investigated in order to better define the H₂ adsorption that took place in these samples. Considering the regression coefficients of the obtained isotherms, it was determined that some of the carbon spheres were more compatible with the Langmuir isotherm and some with the Freundlich isotherm.     

用稻壳制备亚甲基蓝高吸附容量的超高比表面积活性炭

活性炭因具有高比表面积和丰富的孔结构而被广泛应用于吸附水处理中的污染物。稻壳具有独特的组成和微观结构, 是制备活性炭的优质碳源。以稻壳为原料, 利用过饱和KOH溶液的预活化和活化双重作用, 在不同温度下制备出超高比表面积活性炭。随着活化温度的升高, 活性炭的比表面积和总孔容逐渐增大。900 ℃下制得的活性炭具有超高比表面积, 达到3600 m²/g, 总孔容为3.164 cm³/g, 明显优于商用活性炭(YP-80, 比表面积为1310 m²/g, 总孔容为0.816 cm³/g)。具有最高比表面积的稻壳活性炭对亚甲基蓝的最大吸附量达到983 mg/g, 几乎是YP-80 (525 mg/g)的两倍。通过吸附动力学拟合, 吸附亚甲基蓝的过程与拟二级动力学模型一致, 表明该过程为化学吸附。     

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.     

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。     

聚苯乙烯基球形活性炭的制备及其对二苯并噻吩的吸附性能

通过水蒸气活化法制备了聚苯乙烯基球形活性炭,并研究了其对二苯并噻吩(DBT)的吸附性能.采用扫描电镜(SEM)、N2吸附、热重分析(TG)以及液相吸附试验考察了球形活性炭的结构特征.结果表明:以苯乙烯离子交换树脂为原料,通过水蒸气活化法,可以得到比表面积979m2/g～1672m2/g的球形活性炭.其中,BET比表面积和孔容随活化时间和水蒸气流量的增加而增大,而孔径小于0.7 nm的窄微孔却减小.球形活性炭对DBT的吸附量可达109.36mg/g,吸附量与比表面积和总孔容关系不大,而与小于0.7nm的窄微孔成正比.球形活性炭在对DBT的吸附过程中存在不可逆吸附.球形活性炭所含窄微孔的孔容越大,脱附所需要的温度越高,不可逆吸附量越大.     

液氮温度下JX-6型椰壳炭的性能测试

活性炭是NBI低温吸附泵吸附面的关键组成部分,其性能是决定NBI低温泵抽气性能的关键因素之一.本文选取JX-6型椰壳活性炭,用全自动比表面积及孔径分析仪(ASAP2020)在液氮温度下对其性能进行了测试,并对实验数据进行了分析.实验结果表明,该活性炭具有良好的孔隙结构和较强的吸附性能,其最大吸附量达到252 cm3/g STP.为进一步研究NBI低温泵的低温吸附抽气提供了理论依据.     

表面改性对活性炭孔结构及热电转换性能的影响

为探究表面改性对活性炭孔结构及热电转换性能的影响,使用HNO_3和KOH在不同条件下对活性炭进行表面改性,用N2吸附法和XRD图谱表征活性炭改性前后孔结构和石墨化程度的变化。结果表明,改性后活性炭的比表面积和孔容提高,平均孔径减小,并存在石墨晶体结构。干法改性活性炭的比表面积和总孔容由1 077.880m~2/g和0.763cm~3/g分别增加到1 635.268m~2/g和1.128cm~3/g,并且微孔的孔容增加。改性处理可以去除活性炭中的杂质。分别以改性前后活性炭为材料制备固体电极,KCl为电解液,测试活性炭电极的热电转换性能,发现改性后活性炭具有更高的热电转换性能。     

氧化铈空心球可控合成及其对Pt基催化剂电催化性能的影响

采用水热合成法, 以碳球为模板, 改变焙烧升温速率, 控制影响铈物种的扩散、渗透及碳球结构的收缩率, 制备了单、双壳层CeO₂空心球。通过微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了Pt-CeO₂/RGO催化剂, 研究了CeO₂空心球的添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDAX)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对CeO₂及催化剂的微观结构进行了表征, 利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明: 单、双壳层CeO₂空心球的比表面积为124.44 m²/g、140.95 m²/g, 孔容为0.014427 cm³/(g·nm)、0.018605 cm³/(g·nm), 孔径分布在2~4 nm范围内。催化剂中的CeO₂保持原有的球状形貌, Pt纳米粒子主要分布在CeO₂附近; 当RGO∶CeO₂=1∶2时, 添加了双壳层CeO₂空心球的Pt-CeO₂/RGO催化剂的电催化性能最优, 电化学活性表面积为94.27 m²/g, 对乙醇氧化的峰电流密度值为613.54 A/g, 1000 s的稳态电流密度值为135.45 A/g。