KOH活化法制备汉麻秆活性炭及其微孔结构的研究

采用生物质材料制备比表面积大、微孔结构发达的活性炭,对于缓解资源紧缺、拓展活性炭在气相吸附和双电层电容器等方面的应用具有重大意义。以汉麻秆为原料、KOH为活化剂制备活性炭,通过正交试验探讨碱炭比、活化温度、活化时间对活性炭得率和碘吸附值的影响;采用场电镜、孔径分析仪对样品的微孔结构进行分析。结果表明,影响活性炭得率和碘吸附值的最显著因素分别为碱炭比和活化温度,在碱炭比4∶1、活化温度900℃、活化时间为0.5h的条件下,活性炭得率为72%、碘吸附值为2 047mg/g,比表面积为1 924.08m2/g,总孔容为1.01cm3/g,平均孔径为2.1nm;该活性炭的微孔结构发达(微孔率为81.19%),孔径分布较窄,同时存在超微孔和极微孔,且极微孔含量很高。     

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。     

针状焦基活性炭的制备及其作为EDLCs电极材料的电化学性能

以针状焦生焦为原料,通过KOH化学活化法,在不同活化条件下制备出一系列高比表面积活性炭,并对这些活性炭进行了孔结构表征.而后以30 % KOH溶液为电解液,测试了由所获活性炭制备的一系列电极的电双层电容性能.结果表明：在碱炭比7：1、活化温度850 ℃时,所制活性炭的BET比表面积为2 728 m^2/g,孔容为2.14 cm^3/g,统计平均孔径为4.4 nm,大中孔孔容占总孔孔容约50 %.该活性炭电极的比电容达305 F/g,有相对较高的能量密度、良好的功率特性以及双电层电容特性.     

大蒜皮基多孔炭材料的水热法制备及其CO_2吸附性能（英文）

以大蒜皮为碳源,先采用水热法制备炭前驱体,再经KOH活化法制备了高比表面积和高孔体积的多孔炭材料。采用氮气吸附仪、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)仪对所制多孔炭的孔结构和形貌特性进行表征。结果表明,活化温度对多孔炭材料的比表面积和孔体积影响较大,当活化温度为800℃和KOH/炭前驱体浓度比为2时,得到的多孔炭材料(AC-28)比表面积和孔体积分别高达1 262 m~2/g和0.70 cm~3/g;当活化温度为600℃和KOH/炭前驱体浓度比为2时,多孔炭材料(AC-26)比表面积和孔体积分别为947 m~2/g和0.51 cm~3/g。虽然AC-26样品的比表面积和孔体积均较低,但其微孔率高达98%,使得此材料CO_2吸附性能优异,在25℃和1 bar时的CO_2吸附量高达4.22 mmol/g。常压下影响多孔炭材料中CO_2吸附量的主要因素是微孔率,并不是由比表面积和孔体积决定。当具有合适的孔径结构和比表面积时,生物质基多孔炭材料中微孔率的增加会有效增加CO_2吸附量。     

利用核桃壳制备高比表面积活性炭电极材料的研究

以核桃壳为原料,采用KOH活化法制备活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。利用N2吸附和扫描电镜(SEM)表征活性炭的孔结构及表面形貌,系统研究碱炭比(KOH与核桃壳炭化料的质量比)对活性炭孔结构的影响,并采用恒流充放电及循环伏安等测定核桃壳活性炭电极材料在3mol/L KOH电解液中的电化学性能。结果表明,随着碱炭比的增大,活性炭的比表面积、总孔容及中孔比例先逐渐增大后稍有减小。当活化温度为800℃,活化时间为1h,碱炭比为4时,可制备出比表面积为2404m2/g,总孔容为1.344cm3/g,中孔比例为28.6%,孔径分布在0.7~3.0nm之间的高比表面积活性炭。该活性炭用作超级电容器电极材料具有良好的大电流放电特性和优异的循环性能,电流密度由50mA/g提高到5000mA/g时,其比电容由340F/g降低到288F/g,经1000次循环后,比电容保持率为93.4%。     

沥青基活性碳纤维的微观结构及其储氢性能研究

氢能是一种清洁的可再生能源，由于传统的储氢材料和储氢技术达不到氢燃料电池电动车的实用要求，储氢问题已成为氢能应用中最急需解决的关键问题。用KOH活化法制备了沥青基活性碳纤维，利用低温（77K）N2吸附法测定沥青基活性碳纤维的BET比表面积和孔结构，沥青基活性碳纤维的比表面积为1484m^2／g，微孔孔容为0．373m^3／g，采用日本SuzukiShokan公司的PCT测量系统，测试沥青基活性碳纤维的储氢性能，在液氮温度和4MPa压力条件下，沥青基活性碳纤维储氢量为4．75％（质量分数）。     

不同KOH配比对中间相活性炭微球结构形态的影响

为了制备中孔含量高的高比表面积活性炭微球，以KOH为活化剂，在850℃下对中间相沥青微球（MMB）进行了活化处理，考察了不同KOH配比对活性炭微球孔结构及其表面形态的影响，并对KOH活化中间相沥青微球的反应机理进行了初步探讨，研究结果表明：随着KOH配比增加，活性炭微球总孔容和中孔孔容含蛳分别达到最高值，进一步增加KOH配比二者均呈下降趋势；KOH配比为8时制备的活性炭微球具有最高的总孔容和和比表面积，同时具有较高的中孔孔容含量；KOH配比为10时，活性炭微球的总孔容和比表面积下降，但中孔孔容达到最高值；随着KOH配比的增加，活性炭微球尺寸变小，由圆形变为椭圆形，然后变为较小圆颗粒。     

太西无烟煤制备微孔活性炭的试验研究

研究了在硝酸盐与含钾化合物两种添加剂作用下用太西无烟煤制备微孔活性炭的试验条件。其制备工艺为经粉磨的原料煤和添加剂混捏挤条，然后炭化和活化。在试验中利用正交试验法，选定两种添加剂比例、炭化升温速度、活化温度、活化时间作为考查的四个因素，微孔孔容作为考查指标，得出了最佳水平组合：添加剂硝酸盐与含钾化合物的质量比为2：1，炭化升温速度5℃／min，活化温度920℃，活化时间3．5h。用氮气吸附法对活性炭产品进行分析，并用BET法、D-R方程和密度函数理论(DFT)表征了活性炭产品的比表面、总孔容、微孔孔容和孔径分布等性能指标。并对添加质量分数为6％的添加剂和无添加剂，其余因素取最佳水平值制得的活性炭产品用DFT法进行了孔径分布分析。结果表明，相同条件下添加质量分数为6％的添加剂制得的活性炭在微孔孔容和总孔容方面都有较大的提高：微孔孔容从0．1847mL／g提高到0．3299mL／g，总孔容从0．2186mL／g提高到0．5128mL／g。     

利用线性酚醛树脂制备有序介孔碳

三嵌段共聚物F127为模板剂,线性酚醛树脂为碳前驱体,采用溶剂挥发诱导有机-有机自组装法(EI-SA)制备了具有二维六方结构的有序介孔碳。利用FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脱附等方法对有序介孔碳的结构进行了表征,研究了不同焙烧温度和模板剂用量对有序介孔碳结构的影响。结果表明,当模板剂的用量一定时,有序介孔碳的孔径、孔容和孔壁厚度都随着焙烧温度的升高而降低,但比表面积却随着微孔含量的增加而增大。随着模板剂用量的增加,介孔碳的有序性降低。有序介孔碳PF-2-500的比表面积、孔径、孔容、孔壁厚度和微孔比表面积比分别为583.82m2/g、3.05nm、0.31cm3/g、3.40nm和361.18m2/g,而有序介孔碳PF-1-500的比表面积、孔径和孔容相对于PF-2-500有所提高,分别为647.79m2/g、3.44nm和0.41cm3/g,但微孔比表面积和孔壁厚度分别降低为309.46m2/g和3.35nm。     

炭化温度对酚醛树脂基活性炭孔结构及电化学性能的影响研究

以酚醛树脂为炭前驱体,KOH作活化剂,通过调节炭化温度在相同活化条件下制备了具有不同孔隙结构的活性炭材料.N_2吸附测试表明随着炭化温度降低,活性炭材料比表面积先增大后减小,孔容则不断增大.其中,550℃炭化样品与KOH反应活性最佳,可制得比表面积为2983m~2/g,总孔容为1.58cm~3/g,中孔孔容达到0.59cm~3/g的活性炭材料.采用直流充放电法、交流阻抗法和循环伏安法测定以上述多孔炭为电极材料的双电层电容器的电化学性能,结果表明,PF550活性炭材料电容性能最佳,在有机电解液中100mA/g充放电时,比电容达到160F/g,电流密度增大50倍容量保持率达到82%,显示出良好的功率特性;活性炭材料中存在一定比例的中孔不仅可以改善电极材料的功率特性,而且可以提高微孔的利用率.     

Investigation of preparation and structures of activated carbon nanotubes

In order to increase their specific surface area (SSA) and modify their pore structures, carbon nanotubes (CNTs) prepared by catalytical pyrolysis and the graphitized CNTs (GNTs) were activated by KOH. The effects of the activation temperature and KOH/CNTs ratio on SSA and porous structures of CNTs were investigated. With the increase of activation temperature, SSA and the pore volume increased. With the increase of the KOH/CNTs ratio, SSA and micropores increased, and reached a maximum for 7:1 of the KOH/CNTs ratio. From the data, the relatively optimal activation condition to produce the activated CNTs with high SSA were achieved, which is about 900 °C of the activation temperature and 7:1 of the KOH/CNTs ratio. SSA of CNTs activated at this condition is 360.1 m²/g, which is about 14 times larger than that of the non-activated CNTs. The activation effect of GNTs is much lower than that of CNTs, since GNTs have more regular crystal structure.     

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.     

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.     

KOH和ZnCl2活化剂对苎麻秆基活性炭微观结构的影响

以废弃苎麻秆为原料,通过KOH、ZnCl2活化及直接炭化三种方式制备样品。采用扫描电镜(SEM)、N2吸附等温线和X射线衍射(XRD)对碳质材料的微观骨架、孔分布和晶体结构进行分析。结果表明,样品微观形貌呈现多孔性。炭化样中含两种孔径大小的多边形孔道结构,且被一定厚度的孔壁隔开,孔壁上含有较多未通透的孔。基于吸附等温线及BET理论,KOH和ZnCl2样品比表面积分别为1194.22 m2/g和741.9 m2/g。ZnCl2活性炭总孔容为0.38 cm3/g,平均孔径为2.408 nm,与之相比,KOH样品总孔容变为1.5倍,平均孔径达1.911 nm。XRD研究表明,正是活化反应导致材料晶型变化,添加KOH使活性炭石墨微晶形成明显乱层结构,促进了微孔和中孔的形成。     

水热炭化-KOH活化制备核桃壳活性炭电极材料的研究

以核桃壳为原料,经水热炭化-KOH活化制备活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究核桃壳活性炭的微观结构及表面化学性质,并利用恒流充放电、循环伏安等探讨其对应电极材料的电化学性能。研究表明,在碱碳比为3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1h的条件下,核桃壳水热炭经KOH活化可制备出比表面积为1 236m2/g、总孔容为0.804cm3/g、中孔比例为38.3%的活性炭。该核桃壳活性炭用作电极材料在KOH电解液中具有优异的电化学特性,其在50mA/g电流密度下的比电容可达251F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容为205F/g,且具有良好的循环稳定性,1 000次循环后比电容保持率达92.4%,是一种比较理想的超级电容器电极材料。核桃壳活性炭优异的电化学性能与其相互贯通的层次孔结构和独特的含氧表面密切相关。     

Preparation of oil palm empty fruit bunch-based activated carbon for removal of 2,4,6-trichlorophenol: optimization using response surface methodology

The effects of three preparation variables: CO(2) activation temperature, CO(2) activation time and KOH:char impregnation ratio (IR) on the 2,4,6-trichlorophenol (2,4,6-TCP) uptake and carbon yield of the activated carbon prepared from oil palm empty fruit bunch (EFB) were investigated. Based on the central composite design, two quadratic models were developed to correlate the three preparation variables to the two responses. The activated carbon preparation conditions were optimized using response surface methodology by maximizing both the 2,4,6-TCP uptake and activated carbon yield within the ranges studied. The optimum conditions for preparing activated carbon from EFB for adsorption of 2,4,6-TCP were found as follows: CO(2) activation temperature of 814 degrees C, CO(2) activation time of 1.9h and IR of 2.8, which resulted in 168.89 mg/g of 2,4,6-TCP uptake and 17.96% of activated carbon yield. The experimental results obtained agreed satisfactorily with the model predictions. The activated carbon prepared under optimum conditions was mesoporous with BET surface area of 1141 m(2)/g, total pore volume of 0.6 cm(3)/g and average pore diameter of 2.5 nm. The surface morphology and functional groups of the activated carbon were respectively determined from the scanning electron microscopy and Fourier transform infrared analysis.     

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。     

活化剂对焦煤基多孔碳制备的影响及其在锂硫电池中的应用

煤炭作为一种来源广泛的非金属矿物,是制备大量多孔碳的理想原料。本文以1/3焦煤为原料,NaOH和KOH为活化剂,制备了多孔碳,并研究了硫/多孔碳复合正极材料的电化学性能。结果表明:采用NaOH和KOH单独活化时制备的多孔碳比表面积很大,分别为1 649 m2/g和1 867 m2/g,而采用NaOH和KOH混合活化制备的多孔碳比表面积大幅度下降,当NaOH与KOH质量比为1:1活化时多孔碳的比表面积最小,为290 m2/g。电化学测试表明,NaOH与KOH质量比为1:1混合活化的硫/多孔碳正极材料的电性能优于NaOH和KOH单独活化的硫/多孔碳正极材料,0.2 C下首次放电比容量为790 mA·h/g,库仑效率为93.16%,100次循环后放电比容量为740 mA·h/g。还分析讨论了煤基多孔碳孔径分布对电化学性能的影响。      

红薯基活性炭的制备及其电性能表征

以红薯为原料分别采用物理活化(CO2活化)和化学活化(KOH活化)法制备活性炭。研究了不同活化温度和时间所得活性炭的比表面积和孔结构特征,并结合扫描电子显微镜、X射线衍射仪、比表面积分析仪等对其进行测试和表征。结果表明,KOH活化法在碳碱比为1∶3、活化温度为800℃、活化时间为5h时比表面积最高,达到1590m2/g,介孔率为20.3%;CO2活化法在800℃、活化2h时比表面积较高,为1054m2/g,介孔率可达62.0%。将该两组活性炭用作超级电容器电极材料时,以6M KOH作电解质表现出了典型的双电层电容器的特征,在5A/g的电流密度下,两者的比电容量分别为143F/g和187F/g。