水分子在多孔炭材料上的吸附行为研究进展

多孔炭材料具有较大的比表面积和发达的孔隙结构,是吸附有毒有害气体的关键材料,备受环境、化工、军事化学等领域的关注。多孔炭材料对有毒有害气体的吸附性能受气氛中水分子竞争吸附的影响,研究多孔炭材料对水分子的吸附行为是复杂环境下吸附分离有毒有害气体的基础,对改进多孔炭材料的表面官能团组成和孔结构具有重要的指导意义。基于此,本文综述了国内外关于水分子在多孔炭材料上吸附的机理、过程和影响因素,探讨了水分子作为示踪分子用于多孔炭材料结构表征的潜在可能,并对未来吸附理论的研究方向和指导新型吸附材料设计的应用前景进行展望。     

纳米结构多孔固体在二氧化碳吸附分离中的应用

二氧化碳（CO2）的双重角色（温室气体及一碳化工原料）使其吸附分离研究具有重要学术及社会经济意义。本文以多孔吸附材料为主线,系统评述了多孔炭、分子筛、有机金属骨架类材料及多孔聚合物等的CO2吸附分离最新研究进展。这些吸附材料的特点：多孔炭的微观及宏观形貌可控,孔结构可调,稳定性好;分子筛的具有丰富的微孔,孔径分布集中;有机金属骨架及多孔聚合物的种类多样,代表一类新兴的CO2吸附材料。分析了多孔固体应用于CO2吸附分离所涉及的关键科学问题,即高效吸附材料立体设计及影响选择性和吸附量等重要参数。提出澄清微孔/介孔/大孔比例以及表面基团种类和数量对CO2吸附贡献的定量关系的必要性,对材料的定向合成与优化有重要指导意义。     

离子液体自模板合成多孔碳氮材料及其对二氧化碳的吸附

以多种氰基离子液体为前驱体,采用高温碳化法直接制备多孔碳氮材料,系统考察了离子液体前驱体阳离子结构、阴离子种类及合成条件等因素对碳化材料比表面积、氮元素含量及氮种类的影响,并研究其对CO2的吸附性能。结果表明,阴离子在聚合过程中起模板剂的作用。合成材料主要呈介孔结构,比表面积最高达732.6 m2/g,氮含量最高为9.9wt%,在温度25℃、压力1.8 MPa条件下,CO2的吸附量最高达20.9wt%。多孔碳氮材料经180℃真空加热后可完全脱附再生,再生稳定性良好。     

多孔碳材料在水污染处理过程中的应用

通过活化法、模板法、直接碳化法、元素掺杂法等多种方法对不同的碳源材料进行处理制备多孔碳材料。在制备过程中,通过条件的调节对多孔碳材料进行改性处理、改良内部孔道和表面积,可以获得能够应用于多种水污染场景的多孔碳材料。应用研究较多的有：处理水溶液中的重金属离子,如Cd、Cr、Pb等;处理染料行业废水中的有色物质,如罗丹明B、亚甲蓝等;处理医疗废水中的抗生素类物质,如对磺胺甲噁唑等;处理废水中的芳香族化合物,如对羟基苯酚等。而为了实现多孔碳材料的广泛应用,利用无污染的方法去进行多孔碳材料处理废水是目前研究的重点以及趋势。     

生物质多孔炭吸附CO2的研究进展

本文对生物质多孔炭吸附CO₂的研究进展进行了综述,介绍了不同的生物质作为前驱体制备的吸附材料,着重对生物质多孔炭材料的结构与性能的构效关系进行了分析,总结了影响CO₂吸附的主要因素,并对生物质多孔炭材料目前存在的问题和发展方向进行了分析和展望。     

活性炭孔结构和表面官能团对吸附甲醛性能影响

通过对不同比表面积和孔结构的活性炭进行甲醛吸附的研究，以重量法精确测量活性炭对甲醛气体的饱和吸附量，比较各种活性炭和改性活性炭的吸附效果。实验表明，活性炭对甲醛分子的吸附与其孔结构和表面官能团密切相关，微孔比表面积大吸附效果明显，中孔比表面积大达到吸附平衡的时间短。此外，通过对活性炭浸渍改性的研究表明，强氧化性的HNO，和H202处理的样品均有利于对甲醛分子的吸附，而氨基改性过的样品吸附效果减弱，主要原因是HNO3改性增加了活性炭表面的C=O、O-C=O等含氧官能团的量，从而改善了对甲醛的吸附效果。     

介孔碳材料的CO_2吸附性能研究进展

概述了温室气体的主要来源及目前的应对情况,并对比了非介孔碳材料和介孔碳材料对CO2的吸附性能。介孔碳材料因其较高的比表面积、较大孔容和均匀的孔径,具有较好的CO2吸附性能。同时指出了杂原子掺杂对于介孔碳材料的吸附性能的优化,并且对杂原子掺杂介孔碳CO2吸附剂的未来发展方向进行了展望。     

生物质源多孔碳制备及其对废水中药物吸附研究进展

城市现代化与工业化的快速发展给环境造成的污染日趋严重,尤其以水体污染最为明显。近年来,工业废水中药物的含量逐年上升,污染程度已经不容忽视。因此,开发新型多孔材料用于废水中药物分子的吸附分离,已经成为了当前的研究热点。综述了近年来生物质源多孔碳(生物炭)在废水中污染物吸附分离方面的研究,首先简单介绍了废水中污染物的治理方法,在此基础上重点探讨了生物炭的制备与修饰,并结合碳材料表面化学性质与孔道结构,总结并展望了生物炭对药物的吸附性能。     

功能化介孔碳的制备及在吸附领域的研究进展

介绍了有序介孔碳的制备、功能化改性方法和机理及在吸附领域的应用,并针对目前存在的问题,综述了国内外对介孔碳功能化的研究进展。     

聚丙烯腈基活性碳纤维吸附CO2的性能

以国产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维为原料,采用KOH为活化剂制备PAN基活性碳纤维。测定了不同ACF样品的CO2吸附量,并通过氮气吸附、碘吸附以及红外光谱对所得活性碳纤维的比表面积、孔结构及表面官能团进行表征。研究了活化温度、活化时间和表面改性对活性碳纤维CO2吸附量的影响。结果表明,活化温度是影响活性碳纤维CO2吸附量的主要因素。当活化温度为850℃时,所得活性碳纤维BET比表面积为1235m2/g,微孔比表面积为745 m2/g,在吸附温度为273 K、吸附相对压力P/P0为1时,CO2的吸附量达到87.29 mL/g。     

Porous structure and liquid‐phase adsorption properties of activated carbon aerogels

In this article, activated carbon aerogels (ACAs) were prepared by CO₂ activation. Their pore structures were investigated by N₂ adsorption–desorption analysis. ACAs have excellent microporosity (e.g. 0.36 cm³/g) and mesoporosity (e.g. 1.72 cm³/g). Adsorption characteristics of phenol, methylene blue, I₂, and VB₁₂ on ACAs in the liquid phase were studied by static adsorption experiments. Results showed that CO₂ activation process is an effective way to introduce micropores in carbon aerogels, which is enhanced with the increase of activation time. As a result, the adsorption capacities of the four mentioned adsorbates on ACAs were improved gradually with the increase of activation time. However, mesopore volume is also a factor on improving adsorption properties for the relatively giant molecules methylene blue and VB₁₂. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 2007     

具有多级孔道结构的高比表面多孔炭活化策略及VOCs吸附性能

以废弃榛壳为前体,采用不同活化策略制备多孔炭,探究活化策略和活化温度对多孔炭挥发性有机化合物（VOCs）吸附性能的影响,以及多孔炭的结构、表面性质与VOCs吸附性能的构效关系。结果表明,H₃PO₄法制备的多孔炭介孔体积大,且炭结构缺陷较少,吸附位点较少; KOH法获得的微孔体积较大,孔径集中在0.5~0.7nm的微孔,不利于VOCs分子吸附位点的有效利用。H₃PO₄-KOH分步法在850℃下制备具有高比表面积,孔径集中在0.5~1nm的宽微介孔分布,且炭结构高度无序并含有丰富缺陷位的多孔炭,为VOCs吸附提供了充足的吸附位点并提高了吸附位点了利用率,相比于H₃PO₄与KOH活化法制备的多孔炭的VOCs饱和吸附量显著提升,特别是对于弱极性VOCs。另外,H₃PO₄-KOH分步法制备的多孔炭表面官能团含量较低,极性较低,对非极性VOCs的吸附量远大于极性VOCs。因此,H₃PO₄-KOH分步活化策略是制备具有高比表面积、高VOCs吸附性能多孔炭的最优策略与方案。     

流化床用树脂基球形活性炭及其VOCs吸附性能

以聚苯乙烯树脂为原料,采用水蒸气活化、氯化锌活化及水蒸气?氯化锌协同活化方法制备了3种流化床用树脂基球形活性炭,采用固定床反应器考察了活性炭对乙酸乙酯的动态吸附行为,对比了其传质区长度,并利用Yoon?Nelson模型对实验数据进行了拟合. 结果表明,3种活性炭的摩擦磨损指数均小于0.1%,耐磨性能出色,物理、化学协同活化活性炭比表面积高达1702.49 m2/g,对二甲苯的静态吸附容量达0.86 g/g.     

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.     

燃烧后二氧化碳捕集技术与应用进展

二氧化碳是主要的温室气体之一，其大量排放已对全球的气候环境造成严重影响，迫切需要开发经济有效的碳捕集技术。目前，碳捕集技术主要有吸收分离法、吸附分离法、膜分离法和低温分离法。首先，介绍了碳捕集技术的发展现状、应用研究进展和未来发展趋势；总结了国内外碳捕集示范项目；重点对比了各碳捕集技术的优势与缺点，同时强调了捕集技术面临的困难与挑战；指出目前主要的碳捕集技术均难以独立实现高效、节能、经济的碳捕集分离，需针对不同的应用场景，选择适合的分离技术，并提出了适用分离场景的应用建议；最后，简要介绍了混合捕集技术的研究成果，提出混合捕集技术可能是一种突破单一捕集技术瓶颈的可行方法。     

物理吸附仪测定活性炭载体比表面积及孔结构的方法

介绍了利用物理吸附仪测定活性炭的基本原理、模型及测定方法。通过改变相对压力点（P／Po）使活性炭孔结构的测定更加准确。     

氙常温吸附性能与多孔碳材料孔径分布关联分析

以多孔碳材料为研究对象,测量分析了材料孔径分布和氙吸附性能,讨论了氙吸附性能与材料孔径分布之间的关联关系。结果表明,多孔材料的微孔孔容与其比表面积呈正相关;大气氙常温吸附集中于多孔材料的微孔孔道内,氙吸附能力与材料中孔无显著关联;氙常温吸附能力与碳材料5.0～7.0?的微孔孔体积相关性较显著,大于10.0?微孔孔容关联较小。     

Steam and carbon dioxide activation of Eucalyptus globulus charcoal

The partial gasification of Eucalyptus globulus charcoal, using carbon dioxide and steam as activating agents is studied. The influence of some preparation variables such as temperature and reaction time on textural, morphological and acid–base properties are given. The results obtained show that both activating agents produce microporous activated carbons and that a large increase in meso- and macroporosity is observed when steam and high burn-off are used. It has been found that these activated carbons have weak acid sites and the effect of the burn-off on the acid strength depends on the activating agent. Thus, the acid strength of these sites decreases with the burn-off when steam is used, but no effect is observed when carbon dioxide is used.