磷酸法活性炭作为离子液体超级电容器电极材料的研究

为了研究工业化上广泛应用的磷酸活化法所制备的活性炭在离子液体基超级电容器领域的应用潜力,本文采用磷酸作为活化剂,杉木屑作为原料,制备活性炭电极材料。采用N_2吸附/脱附等温线、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等方法表征了活性炭的孔隙结构与形态。采用[BMIM][PF_6]离子液体作为电解质,通过循环伏安法、恒电流充/放电和交流阻抗等方法研究了磷酸活性炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果显示,在800~950℃温度下,通过调节浸渍比,磷酸活化法可以制备出中孔孔容比例达66%以上的中孔活性炭;在浸渍比为3∶1的条件下,所制得的活性炭电极的比电容量可达162 F/g,组装成对称电容器的能量密度可达22.5 Wh/kg(在0.5 A/g下);且具有较好的倍率特性和循环稳定性,在5 A/g的电流密度下充/放电5 000次后容量保持率为86%。因此,高温磷酸活化法是一种制备离子液体电解质超级电容器活性炭的方法     

胶粘剂及其用量对活性炭胶炭混合物液相吸附性能的影响

胶粘剂与粉状活性炭按不同的胶炭比混合、干燥、研磨得粉状胶炭混合物。测定了碘吸附值、亚甲基蓝脱色力和焦糖脱色力3种液相吸附力，讨论了原料活性炭、胶粘剂的种类和用量对活性炭成型物液相吸附能力的影响。结果表明胶接过程中，原料活性炭液相吸附力的劣化按碘吸附值、亚甲基蓝脱色力、焦糖脱色力的顺序而变得越来越严重，并随所使用胶粘剂分子质量的减小和用量的增加而加剧；原料活性炭的碘吸附值的损失率一般不超过10％，而焦糖脱色力的损失率几乎都达到了100％。用本方法制备的活性炭成型物的液相吸附特征是：适于吸附碘之类的小分子，具有在一定范围内可调整的较低的亚甲基蓝脱色力，而对焦糖色素之类的液相大分子的吸附力几乎为零。     

磷酸活化法活性炭孔隙结构的调控机制

磷酸活化法是植物纤维原料制备活性炭的主要化学活化方法。笔者系统综述了磷酸活化过程中活性炭孔隙结构的调控机制。从化学的观点,笔者提出植物纤维原料的磷酸活化在本质上是磷酸-生物高分子复合体的形成与热处理两个过程。基于这一概念,分析了植物纤维原料的组成与结构、浸渍条件等因素对磷酸-生物高分子复合体的组成与结构的影响,全面总结了植物纤维原料种类与预处理、植物细胞壁结构和结晶度、浸渍比、浸渍方式、温度和时间等组成、结构与条件对磷酸法活性炭孔隙结构的形成与发展的影响规律。在磷酸-生物高分子热处理过程中,系统总结了炭化温度、升温速率与中间停留温度等加热历程、惰性气体、氧化性气体和水蒸气等气氛对磷酸活化法活性炭孔隙结构的影响规律。最后概述了氧化性气氛和氧化试剂对磷酸活化过程的影响机理,以及磷酸活化过程中固相炭化和气相炭化对活性炭孔隙结构发展的贡献。     

胶粘剂及其用量对活性炭胶炭混合物液相吸附性能的影响

胶粘剂与粉状活性炭按不同的胶炭比混合、干燥、研磨得粉状胶炭混合物。测定了碘吸附值、亚甲基蓝脱色力和焦糖脱色力3种液相吸附力,讨论了原料活性炭、胶粘剂的种类和用量对活性炭成型物液相吸附能力的影响。结果表明胶接过程中,原料活性炭液相吸附力的劣化按碘吸附值、亚甲基蓝脱色力、焦糖脱色力的顺序而变得越来越严重,并随所使用胶粘剂分子质量的减小和用量的增加而加剧;原料活性炭的碘吸附值的损失率一般不超过10%,而焦糖脱色力的损失率几乎都达到了100%。用本方法制备的活性炭成型物的液相吸附特征是:适于吸附碘之类的小分子,具有在一定范围内可调整的较低的亚甲基蓝脱色力,而对焦糖色素之类的液相大分子的吸附力几乎为零。     

生物质气化与催化剂的研究进展

生物质气化是一种在高温氧化性介质作用下将生物质热分解为可燃性气体的热解技术。为了提高生物质气化过程中气化效率、调整可燃性气体组分的含量和去除焦油,通常需要采用不同气化介质、改变气化条件或添加不同的催化剂。本文重点综述了生物质气化所使用的介质和催化剂种类以及气化条件对气化气组分,主要是H₂和CO的影响规律。最后对未来生物质气化研究进行了展望,提出了几个待研究解决的问题。     

生物质气化与催化剂的研究进展

生物质气化是一种在高温氧化性介质作用下将生物质热分解为可燃性气体的热解技术。为了提高生物质气化过程中气化效率、调整可燃性气体组分的含量和去除焦油,通常需要采用不同气化介质、改变气化条件或添加不同的催化剂。本文重点综述了生物质气化所使用的介质和催化剂种类以及气化条件对气化气组分,主要是H2和CO的影响规律。最后对未来生物质气化研究进行了展望,提出了几个待研究解决的问题。