淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO_2/CH_4性能

以淀粉为原料,使用水热法将其碳化后用活化剂KOH对其活化,制备了淀粉基多孔碳材料,并对其进行结构表征和CO_2/CH_4的吸附性能测试,计算吸附热以及材料对CO_2/CH_4的吸附选择性,讨论了碳材料结构对其吸附性能的影响。结果表明:在制备过程中,随着活化剂KOH用量比例的增大,所制得的材料其比表面积和孔容增大,其孔径分布也就越宽。所制得的碳材料其比表面积可达2972 m2·g-1。这些淀粉基多孔碳材料对水蒸气的吸附等温线呈现出Ⅳ类等温线。所制备材料对CO_2吸附容量主要取决于其孔径小于0.8 nm的累积孔容(Vd0.8 nm)。材料的超微孔的孔容越大,其对CO_2吸附容量也越大。所制备的C-KOH-1材料在101325 Pa和298 K条件下,对CO_2的吸附量达到4.2 mmol·g-1,其对CO_2的吸附热明显高于其对CH_4吸附热,其对CO_2/CH_4吸附选择性为3.7~4.26,同时本文通过对材料的水蒸气吸附等温线进行测试,结果表明所得材料主要表现为中等憎水性,这对材料在实际工况的应用奠定了基础。     

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。     

PAN基高性能活性碳纤维的制备及其性能研究

采用KOH和水蒸气协同活化方法制备出高性能聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs),借助碘吸附、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和SEM等表征手段研究了水蒸气体积分数φ_(水蒸气)对PAN-ACFs样品结构、吸附性能和力学性能的影响。结果表明,φ_(水蒸气)对ACFs样品的比表面积和单丝拉伸强度均有一定的影响;当ACFs样品的比表面积为1 759 m~2/g时,单丝拉伸强度达到0.67 GPa。与传统吸附材料相比,其综合性能有了明显提高。     

聚氯乙烯活性炭高效吸附性能的研究

以废弃聚氯乙烯(PVC)塑料为原料,通过碳化-KOH活化法成功制备了具有较高吸附性能的聚氯乙烯活性炭(PVCC)。考察了碳化温度、KOH浸渍比和活化温度对PVCC孔隙结构及吸附性能的影响。研究结果表明:随着碳化温度、浸渍比及活化温度的升高,PVCC的碘吸附值均显示出先升高后下降的特点,最佳的制备条件为:500℃的碳化温度、3:1的浸渍比和750℃的活化温度。在最佳制备条件下,PVCC的碘吸附值达到627 mg/g。扫描电镜(SEM)表明,活化后的PVCC的表面出现数量较多、孔径不一的孔隙结构;氮气吸脱附试验表明活性炭的平均孔径为2.566 nm,比表面积达到732.5 m~2/g,且中孔孔容占总孔容的58.58%。     

聚苯胺基多孔炭制备及CO_2捕集性能研究

以聚苯胺为原料,采用NaOH活化法,在原料与活化剂质量比为1∶4的情况下,研究了不同的活化时间(0.5 h、1 h、2 h)对多孔炭孔隙结构和CO2吸附性能的影响。通过N2吸附脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM),对样品的孔隙结构和形貌进行了表征。采用变压吸附法在常温常压下测试了样品对CO2的吸附性能。结果表明:当活化时间为1 h时,比表面积达到最大值2024 m2/g,微孔孔容达到最大值0.926 cm3/g。然而,当活化时间为0.5 h时,CO2吸附量达到了最大值159 mg/g,表明了CO2吸附量与窄微孔孔径分布有直接关系。     

CVD法制备多孔碳材料及其气体吸附性能研究

以乙炔为原料,沸石为模板剂,通过化学气相沉积(CVD)法制备了多孔碳材料,利用SEM图和N2吸附脱附研究了不同反应温度对实验样品孔隙结构的影响,并分析其孔隙结构对CO2的吸附性能的影响。实验结果表明:反应温度为700℃时多孔碳材料具有较大的比表面积和微孔孔容,而温度达到1000℃时,多孔碳材料具有较大的介孔孔容和平均孔径。ZC-700对于CO2吸附量呈现出最大值248 mg/g(25℃,1 bar),说明了微孔结构对CO2吸附性能起主导作用。     

利用稻草制浆黑液制备活性炭的研究

利用稻草制浆黑液中提取的木质素/二氧化硅复合材料为前驱体制备了活性炭.研究了活化剂KOH用量、活化反应的温度和活化反应的时间对活性炭吸附性能的影响.最佳的反应条件为:浸渍比(KOH于复合材料的质量比)为3:1,活化反应的温度为750℃,活化反应的时间为1h,此时制备的活性炭碘吸附值最大.制备的活性炭碘吸附值达到816.26 mg/g,BET比表面积为532.6 m2/g.活性炭大部分为介孔结构,含有少量微孔结构,平均孔径在6 nm.     

KOH与NaOH活化法所制活性炭孔结构及电化学性能的比较

采用沥青焦为原料,以KOH和NaOH化学活化法制备出不同碱炭质量比(R)系列活性炭.用氮气吸附和脱附等温线计算出BET比表面积、DFT孔径分布及孔容,并且通过直流循环充放电、循环伏安等表征方法研究了其电化学性能.实验结果表明,R值对所制活性炭的BET比表面积、DFT孔径分布及孔容均有良好的调控作用.KOH化学活化法对孔径分布调节更加明显,当R=5时所制活性炭微孔含量从R=3时的73.0%下降到46.15%.KOH活化法所制活性炭具有更大的质量比电容,其最大值分别为278.1 F/g(3 mol/L KOH)、174.5 F/g(1 mol/L(C2H5).NBF,/Propyleene Carbonate(PC)).NaOH活化法所制活性炭则具有更大的体积比电容和单位比表面积比电容,其值分别达143.0 F/cm3、21.46μF/cm2(3 mol/LKOH).     

PAN基预氧化纳米纤维毡的微波碳化、微波活化

以聚丙烯腈基预氧化纳米纤维毡为原料,在氮气保护下微波碳化制备纳米碳纤维,并以水蒸气为活化剂,通过微波活化正交实验制备活性纳米碳纤维;纳米碳纤维的形态和结构变化通过场发射电镜、红外光谱仪、X衍射仪等仪器进行表征;通过对活性纳米碳纤维的比表面积、孔容、孔径分布、苯酚吸附值的测定,了解正交实验各因素对活性纳米碳纤维活化收率和吸附性能影响的强弱程度。研究结果表明:本研究实验条件下可制备出孔径分布以微孔为主,比表面积达1107.4m2/g,苯酚吸附值达428.1mg/g的活性纳米碳纤维。     

不同活化法制备的焦化除尘灰基活性炭的性能比较

采用焦化除尘灰为原料,分别用水蒸气和KOH为活化剂制备焦化除尘灰基活性炭,并对所制的活性炭进行碘吸附值、BET比表面积、孔径分布、孔容以及表面形貌测试。实验结果表明,采用KOH活化法制备的活性炭吸附性能强于采用水蒸气活化法制备的活性炭。氢氧化钾活化法制备的活性炭为中孔孔型,BET比表面积达275.51 m2/g。     

协同活化对煤基活性炭物化性能的调控

以太西无烟煤为原料,KOH/NaOH为活化剂,在碱炭比为4:1,800 C活化1 h的条件下,制备高比表面积活性炭.采用N2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔结构进行了表征,并考察了KOH/NaOH协同活化对活性炭比表面积及孔结构的影响.随着活化剂组成中KOH比例的增加,活性炭的比表面积、孔容、收率增大,孔径分布变窄,表观密度降低,KOH和NaOH作为活化剂有着不同的活化机理,合理地调节活化剂中两组分的比例,可以起到协同活化的作用,能对活性炭的比表面积、孔结构、收率及表观密度等物化性能进行有效的调控.     

石莼基微/中孔复合结构活性炭的制备及性能

以海洋海藻废弃物石莼为原料,通过热解预炭化,KOH活化制备活性炭。以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为吸附性能评价指标,探究了活化工艺对活性炭吸附性能的影响。结果表明,当KOH与石莼半焦质量比(碱炭比)为3.0∶1.0、活化时间为45 min、活化温度为800℃时,活性炭吸附性能最优,其碘吸附值和亚甲基蓝吸附值最大,分别为1824.19 mg/g、914.98 mg/g。FTIR测试表明,活性炭含有大量羟基等官能团。SEM测试表明,活性炭表面粗糙、存在大量孔结构。活性炭的BET比表面积为2616.3 m2/g,Langmuir比表面积高达4883.5 m2/g,平均孔径为2.73 nm。石莼基活性炭的孔结构为微/中孔复合结构,有作为储能、环保材料的潜质。     

KOH活化法制备废旧棉织物活性炭及表征

以废旧棉织物为原料,KOH为活化剂,利用化学活化法制备活性炭。采用XRD、SEM、元素分析仪、比表面积及孔径分析仪、FTIR等对所制备活性炭的结构与性能进行了分析与表征。结果表明:先炭化废旧棉织物,在m(炭化料)∶m(KOH)=1∶1,浸渍时间16 h,活化温度850℃,活化时间50 min的活化条件下,制备的活性炭比表面积为1 368.67 m~2/g,其中,微孔比表面积占BET比表面积的72.05%,总孔容为0.620 8 cm3/g,微孔孔容占总孔容的71.63%,微孔孔径主要分布在0.84~1.30 nm之间;活性炭呈中空纤维状,具有丰富的孔隙结构;碳质量分数高达90.43%;表面官能团主要为羧基、羰基、羟基等亲水性基团。废旧棉织物可作为制备活性炭的原料,所制活性炭性能优良。     

伊利石模板法制备玉米芯基多孔碳吸附剂

以玉米棒芯为碳源,伊利石为模板剂,高温碳化活化制备不同质量比的玉米芯基多孔碳,采用全自动吸附仪对样品进行孔隙结构的表征。通过对CO_2、亚甲基蓝的吸附性能测试,研究了玉米芯基多孔碳的最佳质量比。当伊利石/玉米芯质量比为1∶0.5(YP-0.5)时,达到最大值比表面积(488 m~2/g),总孔容(0.273 cm~3/g),对亚甲基蓝吸附量达到了最大值104 mg/g(常温常压下)。当伊利石/玉米芯质量比为1∶2(YP-2)时,对CO_2吸附量达到了最大值112 mg/g(常温常压下)。     

类石墨烯多孔材料的制备及其气体吸附分离特性

以石墨粉(G)为原料,采用改进Hummers法制备氧化石墨(GO),通过热剥离及氢氧化钾(KOH)活化制备出性能优异的类石墨烯多孔材料(GPM)。利用低温氮吸附、高压吸附、X射线衍射分析和拉曼光谱分析等测试手段对材料进行结构性能表征。结果表明,该材料具有类石墨烯结构,比表面积达2 465.76 m~2/g,孔容为1.53 cm~3/g,平均孔径为3.05 nm。在20℃、3 MPa下对CO_2、CH_4和N_2的饱和吸附容量分别达到33.13、11.45 mmol/g和7.80 mmol/g。对于CH_4/N_2、CH_4/CO_2、CO_2/N_2的分离性能有所差异,分离系数依次为2.86、1.93、5.54,显示其在碳捕集及甲烷存储等方面具有良好的应用前景。     

煤基含硫活性炭的制备及其CO2吸附性能

将无烟煤与褐煤的混合物掺杂KOH一步法共热解,再将产物酸洗制得含硫活性炭。通过分析不同碱炭质量比对活性炭比表面积和微孔孔体积的作用,探究硫含量对活性炭CO_2吸附性能的影响。当混煤掺杂KOH在碱炭质量比为2∶1、活化温度为800℃、活化时间为2 h时,氮气气氛条件下制备煤基活性炭(AC-S1),并对其进行表征和CO_2吸附性能测试。结果表明:AC-S1的BET比表面积达到682.9 m~2/g,以微孔结构为主,孔径主要分布在0.4 nm～1.2 nm,微孔体积为0.24 cm~3/g,硫含量为0.89%(质量分数);红外光谱分析结果表明,煤基活性炭表面存在含硫官能团;扫描电镜结果表明,含硫煤基活性炭表面结构粗糙,存在一定的孔结构;X射线衍射结果表明,煤基活性炭为无定型非晶材料;X射线光电子能谱分析数据得出,煤基活性炭存在碳硫键和噻吩硫;在常压、298 K条件下,AC-S1的CO_2吸附量为3.16 mmol/g,对CO_2/CH_4体系的分离因子达到8.10。     

石油焦基多孔炭电极材料的制备及调控

以石油焦为原料,氢氧化钾为活化剂,采用化学活化法制得中孔丰富、比表面积高的多孔炭。通过硝酸铁溶液浸渍,再经高温热处理,或在高温过程中通入CO2,对多孔炭进行孔结构深度调控。将所制多孔炭用作电化学电容器电极材料,通过恒流充放电、循环伏安测试其电化学性能,采用氮气吸附法测定多孔炭的比表面积及孔径分布。结果表明:KOH与石油焦质量比为3∶1,活化温度850℃,活化时间90 min时,可以制得比表面积为2 738 m2/g,总孔容为1.51 cm3/g,中孔率为43.2%的多孔炭,在电流密度为100 mA/g时,该电极在6 mol/L KOH电解液中的比电容值高达256.6 F/g。多孔炭经金属盐溶液浸渍并经CO2二次活化后,中孔率由43.2%提高至70.7%,尽管因比表面积的下降造成了电极比电容值的下降,但由于中孔率的提高,电极的充放电速率明显加快。     

KOH添加量对煤基电极材料结构与性能的影响

采用KOH-HNO_3联合法对自制煤基电极进行改性处理,主要研究了KOH添加量对煤基电极材料结构和吸附性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和N_2吸附法对煤基电极的形貌特征、表面官能团及孔径分布进行分析表征.研究表明:随着KOH添加量的增加,煤基电极材料的碘吸附值逐渐增大,而抗压强度与收率则逐渐减小,比表面积、总孔容和微孔孔容逐渐增大.当KOH添加量为15%(质量分数)时,碘吸附值达810.8mg/g,抗压强度为4.47 MPa,活化收率为59.5%,比表面积为377 m~2/g,总孔容为0.187cm~3/g,微孔孔容为0.160cm~3/g,微孔率达到85.56%.微孔和中孔数量及表面含氧官能团的增加,导致形成发达的蜂窝状孔结构,有利于电解液进入形成双电层结构.电化学测试表明,KOH添加量越大,煤基电极的扩散阻抗越小,比电容越大.以煤基电极为阴阳极,活性炭为粒子电极,采用三维电极体系处理氰化废水,当电压为4V、时间为5h时,处理后的废水中离子的去除率均达到95%以上.     

聚苯胺基多孔炭制备及 CO 捕集性能研究

以聚苯胺为原料,采用NaOH活化法,在原料与活化剂质量比为1砄4的情况下,研究了不同的活化时间（0.5 h、1 h、2 h）对多孔炭孔隙结构和CO2吸附性能的影响。通过N2吸附脱附、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）,对样品的孔隙结构和形貌进行了表征。采用变压吸附法在常温常压下测试了样品对CO2的吸附性能。结果表明：当活化时间为1 h时,比表面积达到最大值2024 m2／g,微孔孔容达到最大值0.926 cm3／g。然而,当活化时间为0.5 h时, CO2吸附量达到了最大值159 mg／g,表明了CO2吸附量与窄微孔孔径分布有直接关系。     

煤质成型活性炭的制备及其吸附性能研究

以神木烟煤为原料,煤沥青为黏结剂,在较低浸渍比下采用KOH和ZnCl_2活化法制备成型活性炭,利用低温(77 K)N_2吸附法对活性炭的比表面积及孔结构参数进行表征,考察浸渍比对活性炭孔结构的影响及其液相吸附性能,并对比分析两种化学活化法所制活性炭结构与性能的差异.结果表明,在相同浸渍比下,KOH活化法所制成型活性炭的比表面积、总孔容及碘吸附值均高于ZnCl_2活化法.当浸渍比为1.0时,采用KOH活化法可制备出表面积为811 m~2/g,总孔容为0.513 cm~3/g,中孔比例为23.6%,碘吸附值为1 125 mg/g的成型活性炭;采用ZnCl_2活化法可制备出表面积为472 m~2/g,总孔容为0.301 cm~3/g,中孔比例为30.6%,碘吸附值为527 mg/g的成型活性炭.两种活化法所制成型活性炭的孔径主要分布在1.2 nm~2.0 nm的微孔和3.6 nm~4.5 nm的中孔范围内.