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。     

兰炭基均匀超微孔活性炭的制备及其表征

以KNO_3为氧化剂,经5%~15%(质量分数)KOH常温浸渍,在N_2-水蒸气混合气氛下进行控制热分解制备均匀超微孔活性炭。试验选用正交试验法,选择活化温度、活化时间、KOH浸渍浓度、浸渍时间等参数为影响因素,以碘吸附值为考察指标,得到最佳水平组合,活化温度900℃,活化时间1h,KOH浓度15%,浸渍时间24h。对活性炭表征结果如下:最佳样品碘吸附值达840 mg/g。BET比表面积为725cm~2/g,中值孔径为0.489nm,其中微孔容积占总孔容的70.8%,氢气最大吸附量达76.85cm3/g。该样品以超微孔为主,超微孔孔径主要分布在0.45~0.52nm之间,孔分布比较集中,可用于混合气体分离。     

高比表面积活性炭吸附储氢材料的研究进展

能源和环境被认为是本世纪人类面临的两大挑战,从而引起了人们对于"氢经济"的关注,但是氢气的储存是制约"氢经济"发展的最主要的因素。本文简述了不同的储氢方法以及氢能实用化的目标,回顾了以KOH活化制备高比表面积活性炭的的机理和影响因素,并综述和评价了影响高比表面积活性炭吸附储氢的主要影响因素,即比表面积和微孔孔容、孔径大小和分布、表面含氧官能团和杂原子掺杂。到目前还没有一种材料(包括高比表面积活性炭)可以满足美国能源部(DOE)设定储氢系统实用化的目标,对于高比表面积活性炭的孔径控制以及改性研究或许是实现这一目标的途径。     

胶体碳微球的活化及其亚甲基蓝液相吸附性能的研究

以葡萄糖为前驱体,采用液相碳化法,制备颗粒约为100～200nm胶体碳微球.采用KOH作活化剂对胶体碳微球进行活化处理.考察了碱炭比、活化温度和保温时间等工艺因素对孔径和比表面积的影响.通过XRD、SEM等分析手段对胶体碳微球活化前后的表面形貌、孔径分布、显微结构进行分析.经热处理和活化后,胶体碳微球的BET比表面积从26.6m2/g增加到1383.4m2/g.相同实验条件下,在亚甲基蓝液相吸附试验中,经活化处理后的样品所表现出的吸附量是商业活性炭Calgon-F300的两倍.     

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.     

碱炭比及活化温度对稻壳活性炭极微孔的影响

采用N₂吸附、CO₂吸附和热重红外联用等技术手段, 考察了在KOH活化稻壳炭的过程中碱炭比和活化温度对活性炭极微孔的影响。结果表明: 在不同碱炭比(0.6︰1~3︰1)和活化温度(640~780℃)下制备的稻壳活性炭, 极微孔主要分布在0.42~0.70 nm。当碱炭比增加时, 极微孔孔容先增大后减小; 而当活化温度升高时, 极微孔孔容呈降低趋势。极微孔率随碱炭比或活化温度的升高而单调递减。在活化温度为640℃、碱炭比为1: 1时, 可得极微孔孔容为0.149 mL/g、极微孔率达36.3%的微孔活性炭。活性炭的极微孔孔容与其在10⁴ Pa时的CO₂吸附量高度线性相关。     

超高比表面积活性炭的制备与表征

以无患子残渣为原料,KOH与K2CO3作为活化剂,采用微波炭化和活化两步法制备超高比表面积活性炭,通过正交实验优化活性炭的制备工艺,探讨了碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭吸附亚甲基蓝吸附值的影响。利用N2吸脱附实验、XRD、FT-IR等实验技术,对制备的活性炭结构与性能进行了表征。结果表明,在碱炭质量比为4∶1、活化温度800℃、活化时间30 min的条件下,所制备的活性炭对亚甲基蓝吸附值为595 mg/g,BET比表面积为3 479 m2/g,吸附累积总孔容达1.8262 cm3/g,平均孔径为2.0997 nm。     

微孔结构与表面改性对活性炭吸附储氢能力的影响

研究了椰壳基活性炭微孔结构和化学改性对其储氢能力的影响。结果表明,物理活化的椰壳基活性炭用HF或NH3.H2O处理后可提高活性炭的吸氢能力,用HNO3处理后吸氢能力几乎没有什么变化,而用H3PO4处理后吸氢能力却有明显的下降。活性炭的比表面积、孔径分布和表面性质都会影响其吸附氢气的能力,其中,比表面积是最主要的影响因素。     

NaOH活化法制备高比表面积稻壳活性炭

以农业废弃物稻壳为原料,NaOH为活化剂,制备了中孔发达的高比表面活性炭,研究了碱炭比、活化温度对样品碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响;采用SEM、TEM表征了活性炭的形貌,通过BET法计算了活性炭的比表面积,BJH方程计算出活性炭的孔径分布.结果表明,在碱炭比为3∶1、活化温度为750℃的工艺条件下制备的稻壳活性炭同时具有较高的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值;稻壳活性炭比表面积高达2164m2/g,中孔含量达到63.67%,总孔容达到1.544mL/g.     

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。     

炭前驱体对活性炭孔结构和电化学性能的影响

分别以毛竹和石油焦为炭前驱体,采用KOH活化法制备超级电容器用高比表面积活性炭材料,考察了碱/炭比对不同炭前驱体所制得的活性炭的孔结构、吸附性能和电容性能的影响。结果表明,在相同的碱/炭比下,竹基活性炭孔径2nm的微孔较发达,而石油焦基活性炭孔径在2～50nm的中孔率较高。在适宜的工艺条件下,以毛竹为炭前驱体可制得比表面积为2610.7m2/g,比电容为206F/g的活性炭材料;以石油焦为炭前驱体可制得比表面积为2597.9m2/g,比电容为213F/g的活性炭材料。     

活化介质对活性炭微结构及CO2吸附性能的影响

以煤质炭化料为原料,分别以水蒸气和CO2为活化介质制备出微孔结构发达的活性炭。利用N2吸-脱附等温线、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、CO2吸附容量、CO2解吸率和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征。结果表明,在实验室条件下,水蒸气法和CO2法制备样品的孔径均以0.5~1.0nm的微孔为主,在同等条件下,CO2法制备样品0.5~1.0nm范围的微孔含量要比水蒸气法制备样品多10 %以上。同时水蒸气法制备样品的中孔分布范围为2.0~3.0nm,CO2法制备样品中孔分布范围为2.0~2.5nm。在同等实验条件下,水蒸气活化制备出活性炭比CO2的孔径分布更广,活性炭的亚甲基蓝吸附值、碘吸附值及CO2解吸率更高,而CO2法制备出的样品对CO2的吸附容量更大。     

活化介质对活性炭微结构及CO_2吸附性能的影响

以煤质炭化料为原料,分别以水蒸气和CO2为活化介质制备出微孔结构发达的活性炭。利用N2吸-脱附等温线、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、CO2吸附容量、CO2解吸率和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征。结果表明,在实验室条件下,水蒸气法和CO2法制备样品的孔径均以0.5~1.0 nm的微孔为主,在同等条件下,CO2法制备样品0.5~1.0 nm范围的微孔含量要比水蒸气法制备样品多10%以上。同时水蒸气法制备样品的中孔分布范围为2.0~3.0 nm,CO2法制备样品中孔分布范围为2.0~2.5 nm。在同等实验条件下,水蒸气活化制备出活性炭比CO2的孔径分布更广,活性炭的亚甲基蓝吸附值、碘吸附值及CO2解吸率更高,而CO2法制备出的样品对CO2的吸附容量更大。     

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。     

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。     

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。     

微孔-介孔高比表面积佛手渣基活性炭的制备

在催化和吸附分离等领域,微孔-介孔结构活性炭有广阔的应用前景。以废弃的佛手渣为原料,运用氢氧化钾活化法制备微孔-介孔高比表面积活性炭。考察了炭化和活化等工艺条件对活性炭结构的影响。结果表明,较佳工艺条件下制备的活性炭碘值为1544mg·g-1,BET比表面积1676m2·g-1,微孔BET比表面积350m2·g-1,孔径集中分布在2～5nm之间。     

橄榄渣基活性炭活化工艺的优化（英文）

采用KOH对橄榄渣进行活化得到活性炭。设计2~3正交试验来优化制备工艺条件,水平和因子包括活化温度(600,900℃)、活化时间(1,3 h)和浸渍比(1∶2,1∶4)。活性炭的比表面积作为优化的评价指标。通过氮吸附仪、红外光谱仪和扫描电镜等手段对活性炭的表面化学和孔结构进行表征。结果表明,所有因子及其交互水平都非常显著(p0.05)。活性炭的比表面积和制备条件的相关系数为99.2%。在最条件下制备的活性炭,比表面积为672 m~2/g、平均孔径为2.05 nm,微孔和介孔率分别为81.36%和18.37%。     

活化木材陶瓷的制备及其孔隙结构表征

以KOH为活化剂对以松木粉和液化木材为主要原料制备的木材陶瓷进行活化,用低温氮吸附法和扫描电镜(SEM)研究活化温度对其孔隙结构的影响。结果表明:木材陶瓷孔隙为典型的H3型结构,活化处理能够大量增加介孔与微孔,孔径多分布在1.7~2.6 nm,同时部分保留木材天然结构特征;随活化温度的增大,比表面积先增大后减小,孔径呈现先减小后增大的趋势,但活化温度对微孔的孔径影响较小;经过1 300℃活化处理60 min,活化木材陶瓷的比表面积可达1 044.0 m2·g-1。     

石油焦基活性炭电极电容特性研究

用石油焦作原料,KOH为活化剂,在不同活化条件下制备系列不同比表面积的活性炭。用直流恒流循环实验考察活性炭电极的电化学性能。实验发现,石油焦基活性炭随着活性炭比表面积的增加,活性炭比电容逐渐增大;活性炭孔结构分布相同,随比表面积的增加,比电容线性增加,比表面积利用率降低。活性炭孔结构对比电容有较大的影响,30％KOH电解液可以进入活性炭中大于0.6nm的微孔,孔径越大,其比表面积利用率越高。