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。     

KOH活化石油焦制备工艺对活性炭吸附性能的影响

以固-固混合方式,用KOH活化石油焦制备了高比表面积活性炭,研究了活化温度、碱炭比、原料粒度、活化时间、预处理温度及氮气流速等因素对活性炭的碘值和亚甲基蓝吸附值的影响,并用液氮吸附法分析了高比表面积活性炭的孔隙结构.结果表明:活化温度、碱炭比、原料粒度、活化时间,以及中间处理温度和氮气流速对活性炭的碘值和亚甲基蓝吸附值均有明显的影响;在一定的条件下,可制备出比表面积大于3000m2/g、比孔容积达1.80cm3/g、碘吸附值为2714mg/g、亚甲基蓝吸附值为510mg/g的活性炭.活性炭的吸附特性可以通过石油焦原料的改性和各种工艺条件的优化进行调控.     

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。     

活性炭孔结构的混合碱改性

具有较大比表面积的且以微孔孔隙居多的活性炭对气体小分子具有较好的吸附性能,以椰壳活性炭为原料、KOH/NaOH为活化扩孔剂,考察了温度、时间以及KOH与NaOH的质量比对活性炭孔隙结构的影响,使用N2在77 K下对产品活性炭进行表征测试。表征结果表明,当m(KHO)∶m(NaOH)为4∶1、溶液浓度为50%时,活性炭在600℃下活化4 h所得的活性炭产品平均孔径最大。对比HK模型和DFT模型对微孔活性炭孔径分布的分析结果,表明DFT模型更符合实际情况。经过孔结构改性的活性炭对CH4与CO2吸附能力均有提高。     

还原改性活性炭吸附染料废水及其吸附动力学

采用高温氮气、氨水还原改性椰壳活性炭,以增强活性炭表面的非极性。通过BET(Brunauer Eunett,Teller)比表面积、孔径分布、元素分析、FT-IR,零电荷点(pHpzc)等对改性活性炭的孔结构和表面化学性质进行表征。采用静态吸附实验研究了改性活性炭对染料废水的吸附性能。结果表明活性炭通过高温氮气、氨水还原改性能够提高活性炭的表面极性;;并且能够增加活性炭孔数量提高比表面积。500℃氮气氛围和15%氨水还原改性,活性炭的非极性吸附得到显著提高,比原料炭的脱色率提高了22.7%、19.1%;COD的去除率达到96.9%,96.3%。动力学研究表明,改性活性炭对染料废水的吸附符合准二级动力学模型。     

Fe(NO3)3改性活性炭吸附氨氮的性能研究

通过超声浸渍法对活性炭进行负载Fe(NO_3)_3改性,采用扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、质量滴定、红外光谱分析(FT-IR)和Boehm滴定等多种分析方法对未改性活性炭(AC)和改性活性炭(AC-Fe)进行表征,探讨了在不同条件下改性前后活性炭对污水中氨氮的吸附能力和动力学特性.结果表明,经超声浸渍铁元素改性后,活性炭大孔和中孔的孔容积以及比表面积减小,平均孔径略有增大,表面含氧官能团种类基本没有变化. AC-Fe的内酯基、酚羟基及碱基分别增加了12.8%、13. 3%、4. 4%,羧基减少了28. 6%,其等电点由5. 8增大到8. 2.当氨氮质量浓度为10 mg/L,活性炭投加量20g/L,温度5℃时,AC-Fe对氨氮的吸附量为0. 138 mg/g,较AC对氨氮的吸附量提高了29. 0%. Langmuir方程和Freundlich方程均能较好地描述改性前后活性炭对氨氮的等温吸附过程,吸附动力学数据符合准二级动力学方程.     

富含纳米孔活性炭的制备、表征及其吸附性能研究

以玉米秸秆皮为原材料,在无惰性气体氛围下,以ZnCl2为活化剂制备活性炭.以亚甲基蓝为探针分子,通过正交实验获得最优活性炭的制备工艺.通过扫描电镜对所制最优活性炭的表面形貌进行研究,运用氮气吸附-脱附实验对其比表面积和孔容积进行检测,并考察了吸附时间、吸附温度对其吸附亚甲基蓝性能的影响.扫描电镜观测到自制活性炭表面具有大量纳米孔,氮气吸附-脱附实验结果表明,自制活性炭平均孔径为1.98 nm,比表面积达到934 m2/g,孔结构中以微孔为主.自制活性炭在60 min左右可以达到吸附平衡,并且吸附效果随温度升高变化不大,吸附效果明显优于市售活性炭.     

板栗苞制备活性炭及性能研究

以板栗苞为原料,用ZnC12为活化剂通过化学活化法制备活性炭.考察了活化时间、活化温度、液固比、活化剂质量分数等因素对活性炭吸附和脱色性能的影响.以扫描电子显微镜(SEM)、比表面积孔隙度分析仪(BET)测试活性炭结构和性能.实验结果表明所得活性炭具有多层结构且孔径分布广,活性炭碘吸附值为1 194.2 mg.g-1、亚甲基蓝脱色力为170 mL.g-1、比表面积为1 300.3 m2.g-1,总孔体积为0.8587 cm3.g-1.     

CDFT的两种改进算法表征活性炭孔径分布的比较

为了提高经典密度泛函理论CDFT（classical density functional theory）在预测活性炭孔径分布时的准确性,比较了两种基于活性炭孔壁表面粗糙度影响的CDFT改进算法。结合狭缝孔壁上相同的碳原子密度分布,分别利用平滑密度近似（SDA）和基本测量理论（FMT）求解二元流体混合态的过剩自由能展开项,并预测氩气在非石墨化炭黑BP280上的吸附平衡。根据87.3 K下活性炭吸附氩气等温线,确定不同孔径的理论等温线核后,利用优化函数计算活性炭孔径在0.35~12 nm的分布。结果表明,MNLDFT算法预测孔径分布具有连续分布性,活性炭的比表面积为1252.63 m2/g;QSDFT算法测定的PSD(pore size distribution)在1 nm处具有断点,测定的活性炭比表面积为1431.64 m2/g,这一结果与通过BET方法确定的比表面积1445 m2/g接近。运用QSDFT来表征活性炭孔径分布更合理。     

大麻杆活性炭对染料吸附性能的研究

以天然大麻杆为原料,采用磷酸活化法制备大麻杆活性炭。利用低温氮吸附对样品的比表面积与孔结构进行了表征,并利用亚甲基蓝与甲基橙两种染料对活性炭在液相中的吸附行为进行了研究。结果表明,样品的比表面积与中孔孔容随着活化温度的升高而增大,在500℃时达到最大值1325.73m2/g,随后由于磷酸过度活化导致结构坍塌致使各参数有所降低;在25℃下,大麻杆活性炭对亚甲基蓝与甲基橙的吸附等温线均遵循Langmu ir方程,单层吸附量分别达到471.698mg/g和363.64mg/g,吸附量主要受微孔孔容、染料分子尺寸及染料分子与活性炭表面作用力三者的共同影响。吸附动力学能够很好的符合准二级动力学方程,且亚甲基蓝的吸附速率高于甲基橙。     

氯化锌活化大麻布活性炭纤维的孔结构

以大麻布为原料,氯化锌为活化剂,在不同活化温度下制备大麻布活性炭纤维样品。采用低温氮气吸附和密度函数理论(DFT)等对样品的孔结构和表面能量分布等表面织构特征进行了研究。结果表明,样品BET比表面积随活化温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势,800℃时达到最大值915 m2/g;样品是典型的微孔材料,孔分布集中于2 nm以下的微孔范围内,只有极少部分的中孔,基本没有大孔;样品的表面能量分布较宽,为不均匀性表面;随活化温度的升高,样品碘吸附量呈先增大后减小的变化趋势,与微孔孔容、总孔容以及由BET比表面积的变化趋势一致。     

MTES疏水改性SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的制备及结构表征

采用原位聚合法,以正硅酸四乙酯(TEOS)为原料、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为疏水改性剂,活性炭为载体,制备疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料。采用接触角分析仪、N2吸附法、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的表面特性和结构进行表征。结果表明:所制备的疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的接触角为156°、比表面积为759.2 m2/g、孔体积为4.38 cm3/g,最可几孔径是32nm,孔径主要分布为1～50 nm,疏水SiO2气凝胶均匀地分散于活性炭表面。     

H2SO4/H2O2改性玉米秸秆活性炭对甲苯吸附性能的影响

利用玉米秸秆制备活性炭,并对其进行H2SO4/H2O2改性;再运用BET模型和Boehm滴定法测定活性炭孔隙结构和表面性质,研究其改性前后对甲苯的吸附性能、脱附性能、表面性质和孔隙结构的变化。结果表明,经H2SO4/H2O2改性后,活性炭表面酸性官能团含量提高150.4%,碱性官能团含量基本不变,比表面积与孔容降低,对甲苯的吸附量降低。     

模板剂对介孔碳孔道结构及有序性的影响

分别以三嵌段聚合物F127、P123以及P123/F127作为模板剂,酚醛树脂为有机碳源,采用溶剂挥发自组装法制备有序介孔碳材料。采用XRD,TEM和N2吸/脱附等手段对有序介孔碳进行表征,研究F127、P123及P123/F127复合模板剂对介孔碳孔道结构及有序性的影响。结果表明,使用单一模板剂时,F127较P123更易产生有序六方介孔结构;使用P123/F127复合模板剂,介孔碳有较好的二维六方有序性,介孔孔容和比表面积较单独使用F127作模板分别提高了50%与31%;当m(P123)/m(F127)=1/3时,所得介孔碳BET比表面积为498.5 m2/g,介孔孔容和比表面积分别为0.173 cm3/g和167m2/g,平均孔径为3.41 nm。     

Ag/TiO_2/AC光催化氧化NO性能研究

以活性炭(AC)为载体,采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备新型光催化剂Ag/TiO_2/AC,利用SEM、XRD、BET和UV-Vis光谱等手段对样品进行了表征,并以模拟烟气中的NO为对象,进行光催化氧化性能测试。结果表明,Ag/TiO_2/AC的比表面积为895.21 m~2/g,且对光响应波长已扩展到可见光区,该催化剂在光催化氧化NO反应中具有优异的活性,NO的氧化率高于60.5%。     

微波改性活性炭吸附1,2-二氯乙烷的性能研究

采用微波高温烧结炉分别在600℃,700℃和800℃下对商业活性炭进行改性,利用比表面积及孔径分析仪、Boehm滴定、傅立叶变换红外光谱比较分析活性炭的比表面积和孔结构、表面官能团等物化性质.以1,2-二氯乙烷为吸附质进行固定床吸附实验.研究表明:改性后活性炭表面酸性基团减少,碱性基团随温度升高增多;比表面积、孔容减小,微孔比表面积增加;活性炭对1,2-二氯乙烷的吸附量排序为:AC-800AC-700AC-600AC-0;灰色关联度分析结果表明:改性活性炭的物理结构特性对吸附量的影响大于表面基团;D-R模型和动力学模型拟合结果都表明活性炭对1,2-二氯乙烷的吸附主要为物理吸附.     

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.     

磷酸活化汉麻布活性炭纤维的孔结构

以汉麻布为原料,采用磷酸活化法制备了汉麻布活性炭纤维,并利用低温氮气吸附和密度泛函理论(DFT)对样品的孔结构进行了分析。结果表明,随着活化温度的升高,磷酸活化的汉麻布活性炭纤维的BET比表面积和总孔容都呈现先增大后减小的变化趋势。不同方法计算得到的样品比表面积值呈相同的变化规律。样品的孔分布集中在2 nm以下的微孔范围内,既有极微孔又有超微孔,只有少量中孔,基本没有大孔。所有样品的孔径在微孔范围内都呈现多峰分布,孔径≤1 nm和1~2 nm的范围内分别都出现了2个峰值孔径。微孔孔容基本上随活化温度的升高而增加,而中孔孔容的数值则整体上变化不大。样品表面能量分布较宽,并呈现有多个不连续峰值的多峰分布,宽的孔径分布导致宽的表面能量分布和较多的能量峰值,并使吸附位的种类也随之增多。     

碱炭比对活性炭孔结构及电容特性的影响

以酚醛树脂为原料、KOH为活化剂制备双电层电容器用高比表面积活性炭．考察KOH与酚醛树脂炭的质量比对所制得的活}生炭的吸附性能、孔径分布和比电容的影响．实验结果表明,随着碱炭比的增大,所得活性炭的BET比表面积、总孔容积和中孔容积不断增大,碘吸附值和亚甲基蓝吸附值也不断增大,比电容则先增大后减小并在碱炭比为4时达到最大值74．2F／g．以这种高比表面积活性炭组装成的电容器具有良好的充放电性能和循环性能,既能在大电流下快速充放电也能在小电流下缓慢充放电。