活性炭比表面积对双电层电容特性的影响

用KOH活化活性炭作为电极材料制作双电层电容器,用接触角测定其润湿性,用恒流充放电、循环伏安等方法研究活性炭的电化学性能.结果显示,炭膜浸润时间最短约为90 min,双电层电容器的比电容随比表面积增加而增大.比表面积为1932m2·g-1的炭样在1mol·L-1 的H2SO4电解液(677mA·g-1)中充放电最大比电容为167F·g-1.     

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。     

玉米芯活性炭的制备及储气性能

天然气、氢气、二氧化碳等气体的吸附研究在洁净气体代油燃料的强化存储、温室气体减排、大气治理等方面具有重要意义,其重点内容是高效吸附材料的开发．以玉米芯为原料,采用磷酸活化法制备了含有较高中孔比例的活性炭,其比表面积达到1,610,m2/g,孔容为1.72,cm3/g,中孔体积达到1.14,cm3/g,占孔容的66％．测定了H2、N2、CH4和 CO2在该吸附剂上的吸附等温线．在0.4,MPa 时,CO2对 CH4的选择性达到2.76,对 N2的选择性达到7.63,对 H2的选择性达到42.31,具有良好的分离应用前景．测定了水存在条件下甲烷在该活性炭上的吸附等温线,由于孔尺寸有利于甲烷水合物的生成,因此甲烷吸入量较在干燥吸附剂上提高了82％．根据克劳修斯-克拉佩龙方程计算了甲烷水合物的生成焓为-64.37,kJ/mol．     

活化剂种类对活性炭结构及性能的影响

以石油焦为前驱体,分别以KOH,NaOH,K2CO3和Na2CO3为活化剂通过化学活化制备活性炭,采用振实密度仪和全自动N2吸附仪研究活性剂对活性炭结构的影响,并以制备的活性炭为电极材料,l mol/LEt4NBF4/PC为电解液组装模拟电容器,采用LAND快速采样电池测试仪和电化学工作站考察不同活化剂对活性炭电化学性能的影响.研究结果表明:KOH具有最强的活化能力,其活化制备的活性炭具有较高的微孔含量和发达的孔隙结构,比表面积达2 362m2/g,孔容达到1.263 cm3/g,以其作电极材料,表现出良好的电容行为,质量比容量最高达到128.0 F/g,随着活化剂碱性的降低,活化能力大幅度降低,制备的活性炭比表面积和孔容急剧减小,K2CO3和Na2CO3不适合用作活化石油焦制备活性炭的活化剂.     

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.     

表面含氧官能团对活性炭电化学性能的影响

采用浓硝酸对椰壳活性炭和各壳活性炭进行液相氧化改性后，制成了以KOH为电解液的超级电容器的炭电极，研究表面含氧官能团在碱性电解液中对电容器电极的电化学性能的影响．运用低温N2吸附、XPS和FTIR表征活性炭孔结构和表面性质．研究结果表明，氧化后活性炭的比表面积和孔容降低，表面含氧量增大．且经硝酸氧化后炭表面的含氧官能团含量发生了变化，即在内酯基的含量减少的同时，羟基、羰基和菝基的含量增加，其中羟基含量的增幅最大．在50mA／g电流密度下经过100次充放电循环，氧化后的椰壳活性炭和杏壳活性炭质量比电容分别达到193 F/g和150F／g，均比氧化前提高了30％以上．由XPS的分析结果判断，羟基对电极比电容提高的贡献最大．同时，在大电流充放电时，氧化后炭电极的比电容的衰减率明显低于氧化前．     

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.     

混合气组分对CO在稀土复合吸附剂上吸附的影响

采用吸附柱动态实验装置,分别考察了混合气组分H2O、CO2、CH4对稀土复合吸附剂变压吸附CO的影响。实验结果表明,原料气中微量的H2O的存在对稀土复合吸附剂的吸附性能有较大影响,当水质量浓度仅为250mg/L时,CO的变压吸附量下降约35％;与CO相比,CO2在稀土复合吸附剂上为弱吸附组分,但对CO的吸附性能有一定影响,当CO2体积分数为1％时,CO的变压吸附量可维持在12.5ml/g左右;而CH4的存在对CO在稀土复合吸附剂上的吸附量影响不大。     

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.     

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%。     

MCM-41介孔分子筛吸附分离瓦斯组分的分子模拟研究

以自制的MCM-41介孔分子筛为原型,采用圆柱型孔结构模型对CH4,N2,CO2及其多组分混合物在MCM-41介孔分子筛上的吸附行为进行了GCMC模拟。探讨了单组分、双组分和三组分气体在吸附材料上的吸附量随吸附压力变化规律及吸附、分离特征。结果表明,3种组分在吸附材料上的最大吸附量分别为3.75,2.6和7.54mmol/g;CO2/N2,CH4/CO2和CH4/N2的最大分离系数分别为10.4,4.33和3.5.等摩尔3组分混合气体吸附时,CO2在吸附相中被浓缩,CH4和N2在气相中得到适当富集。     

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.     

Fluxes of CO2, N2O and CH4 from a typical temperate grassland in Inner Mongolia and its daily variation

Using a dark enclosed chamber technique, the fluxes of CO2, N2O and CH4 from nature and disturbed grassland were measured on the spot in Inner Mongolian Temperate Grassland along the annual rainfall gradient section ranging from 450 to 200 mm. The results showed that the measured mean fluxes of CO2, N2O and CH4 were (1 180.4 ± 308.7), (0.010 ± 0.004) and (- 0.039 ± 0.016) mg·m?2/h, respectively. The decrease of the fluxes of CO2, N2O and CH4 follows with that of annual rainfall gradient in the measurement area. Human activities, such as grazing and reclamation are also critical factors to affect the fluxes of these gases from grassland. Daily continuous measurement of CO2, N2O and CH4 fluxes showed a strong diurnal variation with higher emission in the daytime. A good relationship between the fluxes of CO2, N2O, CH4 and temperature was exposed in this study.     

多孔单晶CeO2空壳球的制备及其CO催化氧化性能研究

以水热法成功制备了(110)面暴露的高活性多孔单晶CeO2空壳球催化剂样品,研究了其形成过程并提出了相应的形成机理.通过X射线衍射、透射电镜及低温氮气吸附/脱附等温线对催化剂结构进行了详细的表征,结果表明:该材料具有多孔结构以及较高的比表面积(259 m2/g).该多孔单晶CeO2催化剂在CO氧化转化中显示了较好的催化性能,其催化活性远高于商业化CeO2,这主要归结于其特殊的(110)高能面的暴露以及多孔单晶结构.     

介孔活性炭的制备及其高湿储甲烷性能

天然气是一种清洁能源,作为汽车代用燃料以及从天然气开采地到各用户单位之间的运输,都需要有效的存储技术.天然气水合物（NGH）能够降低甲烷存储的成本,而多孔材料孔内生成气体水合物能够有效提高储气密度,本研究目的是合成在孔内能够生成甲烷水合物的低成本高性能吸附剂.首先以农业废弃物玉米芯为原料,采用KOH活化法制备活性炭,其湿储甲烷最优合成条件为：在400,℃炭化30,min,碱炭质量比5∶1、850,℃活化1.0,h合成出C-8高性能活性炭,其孔容达到2.264,cm^3/g,比表面积为2 993,m^2/g,孔径分布主要集中在2～3,nm.合成的C-8是非常好的甲烷湿储吸附剂,在水炭比为3.68时在9.40,MPa下CH4达到最大吸附量为69.66%,是其干燥样品最大吸附量的3.25倍,并可以在较大压力范围内使存储的甲烷提供平稳的放气量,有望作为新型的甲烷水合物存储吸附剂应用于天然气汽车上.     

森林土壤温室气体通量对森林管理和全球大气变化的响应

森林土壤是温室气体重要的源和汇。探讨不同森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量特征,为有效减少温室气体排放及森林可持续管理等提供参考。笔者从森林土壤温室气体(forest soil green house gases)、森林管理(forest mangement)和全球大气变化(global atmospheric change)3个关键研究点,查阅近年来相关研究成果,归纳森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量的一般性模式。CO₂、CH₄和N₂O是3种重要温室气体,其通量间存在协同、消长和随机型耦合关系。森林管理如火烧、采伐和造林等显著影响土壤温室气体通量。一般情况下,火烧导致土壤N₂O通量降低,CH₄吸收量增加,CO₂通量因火烧类型、火烧强度、生态系统类型不同出现增加、减低和无影响3种结果; 采伐通常导致土壤CO₂、CH₄和N₂O排放增加; 造林可使土壤CO₂排放减少,对N₂O和CH₄通量的影响随生态系统类型、造林树种等而改变。全球大气变化如CO₂浓度升高、氮沉降和气温升高影响森林土壤温室气体通量。通常,CO₂浓度升高导致土壤CO₂和N₂O排放量增加,CH₄吸收量降低; 氮沉降促进土壤N₂O排放、抑制CH₄吸收。气温升高导致土壤CO₂和N₂O排放增加。森林管理和全球大气变化对土壤温室气体通量的综合影响是非叠加的,有效的森林管理可能改变土壤温室气体通量对全球大气变化的响应。     

fac-[Re{η^3-MeN（CH2CH2O）（CH2CH2OH）}-（CO）3]的合成、晶体结构与表征

详细研究了[Re2（CO）10]在TMNO·2H2O的作用下与配体MeN（CH2CH2OH）2的反应,反应产物用二氯甲烷一已烷混合溶剂重结晶,得到Re（I）单核配合物fac-[Re{η^3-MeN（CH2CH2O）（CH2CH2OH）}-（CO）3]。采用元素分析、红外光谱和^1H NMR对配合物的结构进行了表征。用SMARTCCDX射线衍射仪测定了晶体结构,结果表明该晶体属单斜晶系,P21／n空间群。在此晶体结构中,每个铼（I）阳离子与2个氧原子、1个氮原子和3个羰基六配位构成变形的八面体结构。     

制备条件对拟薄水铝石晶粒度与孔结构的影响

采用反应结晶法,以偏铝酸钠、硫酸铝为原料,制备了一系列拟薄水铝石样品．用X射线衍射、氮吸附脱附、扫描电镜等方法分析了制备条件对拟薄水铝石晶粒度与孔结构的影响．实验结果表明：拟薄水铝石的平均晶粒度随pH值、温度及老化时间的增加而增加;较低pH值或温度下生成无定形凝胶,较高的pH值或温度下生成了薄水铝石或β-三水铝石;温度升高与老化时间增加可分别有利于大孔的形成与整体孔数量的增加;晶粒度较大的单一拟薄水铝石样品,其表面积与孔容也较大．在 pH 值为8.6、反应温度75,℃及老化时间2,h 的优化制备条件下,拟薄水铝石具有单一晶相,平均晶粒度为4.58,nm,比表面积为342,m2/g,孔容为0.533,cm3/g,平均孔径约为3,nm,形貌如绒毛球状．     

CH4/O2/CO2层流预混火焰传播速度实验研究

采用本生灯法,测量了CH4/O2/CO2混合气在不同工况下的层流预混火焰传播速度.采用基于火焰图像的全面积法计算本生灯火焰的传播速度.主要研究了化学当量比(08~12)、氧气体积分数(25%~35%)和稀释剂种类(N2,CO2)对火焰传播速度的影响规律.结果表明:当化学当量比为1时火焰传播的速度达到最大值,在其两侧火焰传播速度逐渐下降;火焰传播速度随着氧气体积分数的增加而增加,且火焰传播速度与氧气体积分数呈二次函数关系;与N2相比,高浓度CO2降低了火焰传播速度,CH4在O2/CO2气氛下的火焰传播速度约为O2/N2气氛下的五分之一.