玉米秸秆磷酸活化制备吸附剂的优化工艺研究

研究了玉米秸秆磷酸活化法制备吸附剂的工艺条件,采用正交试验探讨了料液比、磷酸浓度、硫酸浓度、活化时间、活化温度等因素对吸附剂碘吸附值和产率的影响,得到试验室条件下的最佳工艺条件,即料液比1∶3.0,磷酸浓度40%,硫酸浓度9%,活化时间45min,活化温度350℃。该条件下,制备的吸附剂碘吸附值优于市售的商业活性炭样品。用SEM和XRD表征了玉米秸秆活化前后微观结构的变化;氮气吸附仪对比表面积和孔径进行了分析,结果表明,自制吸附剂具有较规整的中孔和大孔结构,比表面积高于市售活性炭。     

木质素基活性炭的制备和吸附特性

用磷酸活化法制备木质素基活性炭,研究了浸渍比、磷酸浓度、活化温度、活化时间对其吸附性能和得率的影响。结果表明,随着浸渍比、磷酸浓度、活化温度、活化时间的增加,活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值均先升后降。适当提高这4个数值有助于木质素形成较多的微孔,提高活性炭的吸附性能;但超过一定程度时,活性炭内部的部分微孔之间的孔壁变薄甚至被烧穿,造成微孔扩大至中孔甚至大孔。同时,磷酸与已生成的微孔结构的孔壁碳原子发生反应,引起炭材料过度烧蚀,使孔径变大,导致活性炭的吸附性能降低。这种活性炭对苯酚的吸附符合Freundlich等温吸附方程,吸附动力学符合Lagergren拟二级速率方程。     

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。     

油菜秸秆基活性炭的制备与应用

以农业废料中的油菜秸秆为原料,利用化学活化的方法制备活性炭。利用活性炭对甲基橙的吸附探讨了料液比、活化剂磷酸浓度、活化时间、活化温度、浸泡时间对活性炭吸附能力的影响,得出了活性炭制备的最佳工艺条件,最佳的工艺条件为料液比1∶3,活化剂浓度60%,活化时间4h,活化温度400℃。     

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。     

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。     

稻壳基活性炭的制备及其CO2吸附性能

通过探究不同的实验条件对所制备的活性炭性能的影响,确定了稻壳活性炭的最佳制备工艺条件为炭碱比(PAM)1:2、活化温度800℃、活化时间30 min.研究活性炭对CO2的吸附特性表明活性炭对CO2的吸附以物理吸附为主.X射线光电子能谱分析(XPS)、微观形貌观察及红外光谱分析表明K O H具有优异的造孔能力,可有效去除...     

农作物废弃物活性炭的制备及吸附性能研究

以毛豆秸秆、茄子秸秆为原料,KOH为活化剂制备活性炭。采用正交实验对活性炭的制备工艺进行了优化,并研究了该活性炭对正己烷蒸气的吸附、解吸特性。实验结果表明:毛豆秸秆活性炭吸附性能优于茄子秸秆活性炭;毛豆秸秆活性炭最佳制备条件为炭化温度450℃、碱炭质量比为1、活化时间90min、活化温度750℃,此条件下对正己烷蒸气的吸附率为60.44%;茄子秸秆活性炭的最佳制备条件为炭化温度450℃、碱炭质量比为5、活化时间60min、活化温度650℃,此条件下对正己烷蒸气的吸附率为55.60%;二者的吸附率均达到较高水平;随实验次数增加,2种活性炭对正己烷的解吸率升高,而吸附率降低。     

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。     

化学活化法制备重质沥青基活性炭的研究

以重质沥青为原料，采用化学活化法制备重质沥青基活性炭，探究空气预氧化与硝酸钾预氧化、不同碱炭比及不同活化时间和活化温度对重质沥青基活性炭性能的影响，并采用碘吸附值与二氧化硫吸附量来确定活性炭的吸附性能。结果表明：在硝酸钾预氧化及碱炭比为4∶1的条件下，活化时间80min、活化温度850℃时制备的重质沥青基活性炭具有较为发达的微孔结构，碘吸附值为1052.2mg/g,二氧化硫吸附量为319.1mg/g。其性能优于物理活化法制备的活性炭，有望应用于吸附脱硫环保领域。     

炭化温度对CO2活化PAN基活性炭纤维微结构的影响

将PAN坝氧化纤维在400℃～900℃炭化，经CO2活化得到一系列活性炭纤维，表征了其比表面、孔容和孔径分布等微结构参数，研究了炭化温度对CO2活化PAN基活性炭纤维微结构的影响。结果表明，炭化温度对活性炭纤维的比表面和孔结构有显著影响，适中的炭化温度（600℃）有利于得到高比表面积、大的孔容和孔径。     

煤基活性炭孔径分布的调控

提出并研究了一种煤基活性炭孔径分布的调控方法及调控机理.将煤样与不同质量的KOH混合后炭化,分别对炭化料进行酸洗,以控制其中的钾含量,然后对酸洗料进行蒸汽活化,制成活性炭.通过对所制活性炭进行氮气吸附实验、扫描电镜及能谱分析和吸附能力表征实验后发现:改变KOH加入量和采用质量浓度为5%的盐酸对炭化料进行酸洗,能够改变炭化料中的钾含量;随着KOH含量的提高,活性炭的口发附能力逐渐增强,平均孔径从2.379 nm逐渐增大到2.636nm,同时孔径分布由以微孔为主逐渐向以中孔为主转移,其中孔含量由30.9%提高到46.1%.     

添加致孔剂制备树脂基活性炭及电容性能研究

以碱性条件下合成的热固性酚醛树脂(PF)为原料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚乙烯二醇(PEG)为致孔剂,采用聚合物共混炭化活化法制备双电层电容器用活性炭材料.通过热重(TG)分析探讨了PF,PF与PVB、PEG的共混物在炭化过程中的热解行为.考察了活化温度和活化时间对所得活性炭的收率、BET比表面积、孔径分布和比电容的影响,并进一步探讨了以这种活性炭材料作电极的双电层电容器的电容性能.结果表明,随着活化温度的升高,活化温度对活性炭收率的影响更为显著,所得活性炭的收率下降.聚合物PEG较PVB更适合作为成孔剂来控制活性炭的中孔孔径分布.酚醛树脂基活性炭电极比电容在850℃活化1 h为79.2F/g,而聚乙烯二醇/酚醛、聚乙烯醇缩丁醛/酚醛混合树脂基活性炭电极比电容则分别高达130.5和145.6F/g.     

Effects of pressure on the pore formation of carbon/carbon composites during carbonization

In this study, porosity and graphitizability of coal tar pitch with the treatment pressure were investigated. 4-directional carbon/carbon composites (4D C/C) were made from the matrix precursor of coal tar pitch through the process of impregnation and carbonization. Then the effects of applied pressure during the densification on the composites were observed. The matrix pitch which had 600 bar applied during the carbonization process had one and a half times less pore area ratio than that treated at 1 bar. When the pitch was heat treated up to 2300°C after the high pressure carbonization, the degree of graphitization was improved on a small scale and the crystal size tended to reduce. As the applied pressures to 4D C/C composites increased from 1 to 600 bar, the densification ratio was greatly improved. In the pore size distribution of the 4D C/C composites, the macropore portion was decreased while the mesopore portion increased, when high pressures were applied.     

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.     

超级电容器碳电极材料制备工艺优化与性能

以碳化后的中间相沥青为前驱体、KOH为活化剂制备了超级电容器用活性炭电极材料,考察了KOH活化温度和碱碳比对所制备的超级电容器用活性炭电极材料的孔隙结构和电化学行为的影响,分析了不同工艺条件下所制备的活性炭电极材料的孔结构和电化学性能的影响因素。结果表明,于800℃活化温度和4∶1碱碳比条件下制备的活性炭电极在1mol/L(C2H5)4NBF4/PC时的最大比电容量可达103.2F/g,活性炭孔结构和比电容量的变化依赖于具体的处理工艺,中孔的含量对活性炭电极的比电容量会产生重要影响。     

2种泡沫碳活化用于超级电容器电极材料的充放电性能研究

分别以酚醛树脂和煤沥青泡沫碳为原料,经水蒸气活化、研磨制得比表面积和粒径相近的活性碳粉.采用扫描电镜、BET吸附仪和恒流充放电测试仪对2种活性碳的结构进行了表征并研究了其充放电性能.结果表明,微孔的孔径分布对充放电性能有很大影响,提高比表面积的同时增大微孔的孔径,有利于提高活性碳电极的充放电容量和功率.     

Na_2HPO_4活化木材液化物碳纤维孔隙结构与表面化学结构

为了探究Na2HPO4活化处理引起的木材苯酚液化物碳纤维微细结构的变化,以Na2HPO4溶液为活化剂对杉木苯酚液化物碳纤维原丝进行了浸渍、干燥和不同温度的活化处理,对活性碳纤维的晶体结构、孔隙结构和表面化学结构进行了表征。结果表明:随着活化温度的上升,活性碳纤维的得率逐渐减小。活性碳纤维的晶体结构属于类石墨结构;随着活化温度上升,微晶层间距d002减小,而石墨片层平面尺寸Lc和Lc/d002增加。活化温度在600℃或700℃时,微孔率小于48vol%;当活化温度为800℃或900℃时,微孔率大于60vol%。活性碳纤维的微孔孔径主要集中在0.5~1.6nm范围内,中孔孔径主要分布在2.0~4.0nm范围内。随着活化温度的上升,纤维的比表面积和孔容积均逐渐增加,900℃时二者均达到最大值,此时的比表面积为1 306m2/g。C和O是活性碳纤维的基本元素,纤维表面大部分的含碳基团为石墨碳,含有少量的C—OH、CO和—COOH。研究为制备新型活性碳纤维和进一步探明活化剂同碳纤维分子之间相互作用提供参考。     

The control of porosity at nano scale in resorcinol formaldehyde carbon aerogels

Organic aerogels were synthesized by sol–gel polymerization of resorcinol (R) with formaldehyde (F) catalyzed by sodium carbonate (C) followed by vacuum drying. The influence of the resorcinol/sodium carbonate ratio (R/C) on the porous structure of the resultant aerogels was investigated. The nitrogen adsorption–desorption measurements show that the aerogels possess a well developed porous structure and mesoporosity was found to increase with increasing the R/C ratio. Carbon aerogels were obtained by carbonization of RF aerogels. The carbonization temperature impacts the microstructure of the aerogels by pore transformations during carbonization probably due to the formation of micropores and shrinkage of the gel structure. The results showed that a temperature of 1073 K is more effective in the development of the pore structure of the gel. Activated carbon aerogels were obtained from the CO₂ activation of carbon aerogels. Activation results in an increase in the number of both micropores and mesopores, indicative of pore creation in the structure of the carbon. Activation at higher temperatures results in a higher degree of burn off and increases the pore volume and the surface area remarkably without change of the basic porous structure, pore size, and pore size distribution.