煤与椰壳共活化活性炭材料的制备与性能研究

采用烟煤、椰壳为原料制备活性炭,活化剂为KOH,活化温度为800℃。活性炭的结构和形貌采用N2吸附、扫描电子显微镜(SEM)进行表征,并以其作为超级电容器电极材料进行电化学性能测试,包括恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试。结果表明:煤和椰壳共活化制备活性炭具有一定的协同作用,所制备的活性炭具有高的比表面积(682 m2/g),比电容高达198 F/g,并且具有优良的充放电可逆性以及低的阻抗。     

超级电容器用热裂解炭黑电极材料的电化学性能研究

将废旧轮胎热裂解得到炭黑,采用氢氧化钾(KOH)为活化剂,通过高温活化、浓硝酸(HNO_3)酸化处理成多孔活性炭,制备超级电容器电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和氮气吸脱附对材料的微观形貌、晶体结构以及比表面积、孔径分布进行分析,并通过电化学工作站CHI660E对热裂解炭黑电极材料的电化学性能进行测试。结果表明:利用KOH活化以及浓HNO3酸化所制备的电极材料具有较好的电化学性能,其在0.5 A/g的电流密度下的放电比容量达到160 F/g,在20 A/g的电流密度仍然有127 F/g的放电比容量,容量保持率为79%,表现出较好的倍率性能。     

中等比表面积高容量活性炭电极材料制备和表征

以天然高分子椰壳为原料,采用ZnCl2,预活化和CO2/水蒸气活化的二次活化法制备活性炭.用氮气吸附和傅里叶红外表征活性炭材料的比表面积,孔结构以及表面化学性质.结果显示,所制备的活性炭比表面积和孔径可调,中孔率为16.3%～36.9%.经首步活化的中间炭具有丰富的微孔和表面官能团,并随着第二步活化时间的增加逐渐分解,同时伴随着炭烧失率增加,导致比表面积、孔容和孔径的增大.以制备的活性炭作为电极材料,6 mol·L-1 KOH电解液构成模拟电容器.采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法研究了其电化学性能.结果显示,含氧官能团增加了活性炭表面的润湿性,并对比电容的增加有较大的贡献;而炭材料的比表面积增加对比电容有负面影响.中等比表面积968 m2·g-1样品的比电容达到278 F·g-1,面积比电容高达29μF·cm-2.     

超级电容器用活性炭电极的制备及电化学性能研究

以石油焦为原料,采用KOH活化法制备比表面积为2 170 m^2/g的高比表面积活性炭,采用该材料作为电极材料,组装成超级电容器,并对它进行了恒电流充放电实验、循环伏安实验和交流阻抗等实验,结果表明,制备的活性炭作电极材料组装的电容器具有良好的电化学性能.     

氢氧化钾活化法制备淀粉活性炭电极材料

以KOH为活化剂、氧化交联淀粉为原料制备了超级电容器用电极材料.最佳工艺条件是:活化温度850℃,活化保温1.5 h,碱炭质量比为2∶1.在该条件下制备的淀粉活性炭具有较高的比表面积(1 493.9 m2/g)和高比容量(218 F/g).通过氮吸附表征其孔结构.以其作为电极材料组装在模拟超级电容器中进行充放电性能和循环伏安法测试,在300 mg/g KOH水系电解质溶液、较高电流密度下,最佳制备工艺条件下所制备的活性炭表现出较好的电容特性.     

浅谈KOH活化法对超级活性炭制备的影响

选用新疆独山子地区石化厂石油焦作为原材料,用KOH作为活化剂,采用化学活化法制备超级活性炭。制取过程中分别列举了碱炭比值、活化作用时间、活化维持温度等工艺参数对活性炭碘吸附值的影响;利用液氮吸附法对活性炭的比表面积、孔容孔径分布进行了表征。结果表明:在制备超级活性炭的过程中,碱炭比、活化温度和活化时间等条件起到关键作用,当碱炭比为4,活化温度为800℃时,活化时间为1.5h时,可以制得比表面积为2 411m2/g,孔容为1.11cm3/g,碘吸附值为2 536mg/g的石油焦基活性炭。     

炭气凝胶微球的物理活化与化学活化比较

以炭气凝胶微球为原料,分别采用CO2和KOH作为活化剂,研究物理活化和化学活化对炭气凝胶微球孔结构和电化学性能的影响差异,探讨CO2和KOH的活化机理。结果表明,CO2和KOH活化均能有效改善炭气凝胶微球的孔结构,比表面积最高可达1 320 m2/g;同时显著提高材料的电化学性能,活化后的比电容最高可为活化前的3倍。结果还表明两种方法的活化机理不同,CO2活化,有利于保持炭气凝胶微球的中孔,为电子进出提供大量的快速通道,提高传质速率;KOH活化,对炭气凝胶微球的微孔形成非常有利,可增大电化学活化表面,提高电化学性能。     

KOH及ZnCl_2活化酒糟基活性炭吸附亚甲基蓝的对比研究

以KOH和ZnCl_2为活化剂,高粱酒酒糟为碳源,采用一步法制备了酒糟基活性炭。通过扫描电镜、X射线衍射、氮气吸附对制备的活性炭进行了表征,并考查了两种不同活性炭对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明不同活化剂活化制备的活性炭主要以无定形碳为主,石墨化程度较低;KOH活化的活性炭具有很高的比表面积,表面疏松多孔,其对水溶液中亚甲基蓝的吸附量可达2139.09 mg/g;相比而言,ZnCl_2活化的活性炭表面孔结构较少,比表面积较低,对亚甲基蓝的吸附量仅为KOH活化的活性炭的12%。然而,KOH对活性炭表面更加严重的刻蚀导致了更低的活性炭产率。因此,针对高粱酒酒糟基活性炭制备采用KOH活化,需要优化其工艺,提高活性炭的产率;用ZnCl_2活化应更加关注活性炭孔结构的构建,增加活性炭的比表面积。     

酚醛树脂基微孔炭的制备及双电层电容特性

以热固性酚醛树脂为原料,采用CO2物理活化法制备双电层电容器,用高比表面积活性炭.由氮气吸附法测定活性炭的比表面积和孔结构,采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察其在3000/KOH水溶液中的电容特性.结果表明,随着活化时间的延长,所得活性炭收率下降,比表面积、总孔孔容和质量比电容则不断增加;具有高比表面积和宽孔径分布的试样APF957质量比电容值最高,电流密度由50 mA/g提高到1000 mA/g时,其放电比电容由211.6 F/g降低到196.5 F/g,容量保持率达到9300/,显示出良好的功率特性.     

苛性碱二次活化法制备中孔活性炭

以石油焦基活性炭为主要原料,分别采用KOH和NaOH为活化剂进行二次活化,制备得到中孔活性炭。采用N2吸附、FT-IR、XPS等表征手段考察活性炭样品的比表面积、孔结构及表面化学性质,并利用实验室自制高压吸附装置测定样品在室温下的CO2吸附等温线。结果表明:经KOH、NaOH二次活化后样品均可产生一定数量中孔且其孔径分布变宽,样品单位比表面积的CO2吸附量均高于未处理样品。由KOH二次活化后样品吸附效果更佳,可达4.88μmol/m2.     

化学活化和化学-物理联合活化制备石油焦基活性炭

以石油焦为原料,采用化学活化和化学-物理联合活化2种活化工艺分别制备超级电容器用活性炭材料CA和CB。采用N2吸附法表征活性炭材料的BET比表面积及孔隙结构;通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试方法,对2种活性炭在有机电解液中的电化学特性进行研究。研究结果表明,CA具有较高的收率、振实密度以及BET比表面积,分别可达61.28%,0.35g/cm3和2760m2/g;CB具有较高的中孔率和平均孔径,分别为24.1%和2.3nm;在充放电电流密度为1A/g时,CA的质量比电容量为137.8F/g;而CB表现出较好的功率特性,在20A/g时,质量比容量仅比1A/g时的质量比容量衰减4.7%。     

高比表面积椰壳活性炭的制备及其应用

以活性炭AC为原料,采用CO2活化法制备高比表面积活性炭,通过控制尾气中CO2含量间接控制活化反应速率,测试了以产品活性炭为电极材料的双电层电容器的充放电性能及循环伏安特性,并测定了以产品活性炭为吸附剂的CO2、CH4、N2、O2和H2的298K吸附等温线．实验结果表明,在控制尾气中C02含量小于10％,活化28h,所得活性炭（AC-28）比表面积为2587m^2／g,总孔容为1．47cm^3／g,较原料活性炭AC的相应数值分别提高33％和62％,以AC-28为电极材料的双电层电容器具有良好的充放电性能,电极比电容达171F／g,作为吸附剂,活陛炭AC-28对CO2的吸附量远远大于CH4、O2、N2和H2,具有吸附分离COJN2、CO2／O2及CO2／空气气体混合物中CO2的潜力。     

麻炭的制备及其微观结构

以汉麻秆为原料,通过直接炭化、磷酸/氯化锌活化法制备了麻炭。采用扫描电镜(SEM)、液N₂吸附、亚甲基蓝吸附和碘吸附分别对麻炭的微观骨架结构、表面织构、孔分布及吸附性能进行了表征。结果表明,麻炭微观形貌呈现多孔性的骨架结构,由彼此平行且直通的两种管道构成,管与管之间由管壁隔断,管壁本身分布着丰富的微孔,而且三种麻炭样品中均以微孔为主且微孔分布呈多分散性。未经活化处理的麻炭,其孔径主要分布在小于1.3nm的范围内,但其比表面积和孔容较小。磷酸和氯化锌活化的麻炭的比表面积分别达1388m²/g和1691m²/g,两者的孔分布较为相似,除了在小于2nm的范围内均有微孔分布外,还存在2～4nm范围内的中孔分布。麻炭对亚甲基蓝及碘的吸附值随比表面积的增大而增加,氯化锌活化的麻炭对亚甲基蓝和碘的吸附值最大,其次依次为磷酸活化的麻炭和未经活化处理的麻炭。     

煤基磁性活性炭的制备

以大同烟煤为原料、Fe3O4作为添加剂,催化制备了煤基磁性活性炭(MCAC).利用氮气吸附等温线表征了MCAC的孔隙结构,并考察了其吸附性能(碘值、亚甲兰值)和磁学性能.结果表明,Fe3O4对MCAC孔隙的产生具有催化作用,有利于活性炭中孔的形成和发育.其中添加10%Fe3O4的MCAC中孔率高达76.0%.MCAC与普通活性炭(AC-0)相比,碘吸附值明显降低,而亚甲兰吸附值显著提高.添加7%Fe3O4的MCAC,其碘值降低了25.5%,亚甲兰值提高了79.9%.添加适量的Fe3O4制备的MCAC具有较高的比饱和磁化强度和磁导率.Fe3O4质量分数为4%和10%时,所得MCAC的比饱和磁化强度分别是AC-0的24.4倍和44.5倍.     

微波-磷酸一步法制备油茶果壳基活性炭

为了获得农林废弃物油茶果壳制备活性炭的新方法,以磷酸为活化剂,微波内热方式进行炭化-活化一步法制备油茶果壳基活性炭的研究,考察了原料粒度、浸渍比、磷酸浓度、微波时间、微波功率和浸渍时间对活性炭碘吸附性能的影响,并以自制油茶果壳基活性炭为吸附剂进行了茶油毛油脱色。结果表明,油茶果壳基活性炭制备的适宜条件为:原料粒度0.25～0.38 mm,浸渍比1∶2,磷酸浓度60 wt%,微波时间18 min,微波功率700 W,浸渍时间20 h,在最适宜条件下所得活性炭的比表面积为1 169.69 m2/g,脱色茶油的色泽为罗维朋色号黄(Y)11和红(R)1.0,符合国标油茶籽油GB/T 11765-2003对一级油品的色泽技术要求。研究结果可为油茶主副产业链的综合利用提供理论依据。     

褐煤基中孔磁性活性炭的制备

以宝日希勒褐煤为原料、Fe3O4为磁性添加剂,采用水蒸气活化法制备磁性活性炭.考察Fe3O4添加量、活化温度、活化时间和水蒸气通量对活性炭孔结构发育的影响,采用振动样品磁强计（VSM）对活性炭的磁性能进行表征.结果表明：随着Fe3O4添加量的升高,活性炭的磁性能逐渐增强,当Fe3O4的添加量达到6 g/100 g煤时,活性炭的比磁化率达到20.162×10^-7 m^3/kg,满足强磁场磁选回收的要求;Fe3O4添加降低了活性炭的烧失率,从而影响孔结构发育;活性炭的亚甲蓝值和碘值随着活化温度的升高而增大,至烧失率为71.92％时,活性炭的孔结构仍处于发育阶段;而活化时间和水蒸气通量增大使得碘值和亚甲蓝值先增大后减小,并在烧失率50％ ～60％处出现峰值;添加Fe3O4能促进磁性活性炭的中孔发育,在烧失率相近的情况下,100 g煤中添加6g Fe3O4可以得到比表面积、中孔孔容和中孔率分别为509.14 m^2/g、0.241 cm^3/g和58.1％的磁性活性炭样品.     

核桃壳真空化学活化制备活性炭

采用真空化学活化法,以核桃壳为原料,氯化锌为活化剂制备活性炭,探讨体系压力、活化温度、浸渍比对活性炭比表面积、孔径分布、碘值和亚甲基蓝值以及表面性质的影响。研究结果表明,30 kPa时制备的活性炭其比表面积和总孔体积比常压条件时分别提高了27%和25%;在低压条件下有利于微孔的形成,在高浸渍比的条件下有利于中孔的形成。在体系压力为30 kPa,活化温度为450℃,浸渍比为2.0时,所得活性炭的BET比表面积为1 800 m2/g,总孔体积为1.176 cm3/g,等电点为9.15,碘吸附量为1 050 mg/g,亚甲基蓝吸附量为315 mg/g。     

淀粉基活性炭的制备及在超级电容器中的应用

以淀粉为原料,分别采用H₃PO₄活化法和物理-化学复合活化法制备活性炭,并将制备的活性炭组装成超级电容器。研究了制备工艺对活性炭孔结构及电容特性的影响;通过氮气吸附和SEM方法表征了淀粉基活性炭的孔结构和表面形貌,通过循环伏安曲线、恒流充放电、交流阻抗实验考察了其电化学性能。结果表明,比表面积与比电容并没有线性关系;物理-化学复合活化法在温度为850 ℃、活化时间为2h条件下,制备的淀粉基活性炭比表面积为1438 m²/g,比电容为150 F/g。     

Mangosteen peel-derived activated carbon for supercapacitors

This work reports the effects of activation temperatures on the porous development and electrochemical performance of activated carbons. Herein, activated carbons were prepared from the biowaste of mangosteen peel by using KOH activation at temperatures of 400, 600, and 800 ?°C. The results demonstrate that the specific surface area increases with increasing the activation temperatures in which the well-developed porous structure after KOH activation at 800 ?°C provides the highest specific surface area of 1039 ?m² ?g^?1. At 600 ?°C, the activated carbon delivers the highest specific capacitance value of 182 ?F ?g^?1 ?at a current density of 0.5 ?A ?g^?1 in 3 ?M KOH aqueous electrolyte. This is correlated well with its high micropore fractions (99%). Moreover, it was found that the activation temperature changes the major contribution of oxygen-containing functional group on surface of activated carbon, which is beneficial for the enhancement of the specific capacitance value of activated carbon at the temperature of 600 ?°C. This work suggests that the activation temperature is a key to optimizing the electrochemical performance of activated carbons. Overall, our activated carbons can be considered as a strong candidate for use as electrode materials in supercapacitors.