石油焦预氧化及多孔碳的制备

以石油焦和含油污泥为原料,在活化剂的作用下共同热解制备多孔活性炭材料。将得到的多孔碳进行碘吸附值、苯吸附值、BET等测定,确定多孔碳的比表面积及孔结构。研究硝酸预处理石油焦对多孔碳性能的影响以及微波功率和微波辐照时间对多孔碳的影响。结果表明:经硝酸氧化处理所得的活性炭吸附性能明显提高;微波功率越高对物料的活化作用越好,经微波活化的活性炭吸附性能越好;在微波功率800 W条件下,比表面积最大为1 396.91m2/g;微波加热时间约30 min可获得明显的催化效果。     

海藻纤维废渣制备多孔碳的吸附性能优化及数据模型构建

海藻纤维废渣为海藻琼脂提取工艺的副产物,富含碳、氧等元素,以其为原料制备高性能生物质衍生多孔碳可实现海藻纤维废渣的高值化利用.本研究以海藻纤维废渣制备多孔碳,通过吸附等温线和动力学探究吸附行为;并利用XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)算法构建氨氮吸附容量的预测模型,分析多孔碳制备过程的升温速率、碳化温度及碳化时间等因素对氨氮吸附能力的影响.实验结果表明：海藻纤维基多孔碳材料对氨氮有较好的吸附效果,最大吸附容量可以达到3.514 mg/g,其动力学过程符合拟二级吸附动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir吸附等温模型;实验和模型证明多孔碳制备过程中碳化温度对氨氮吸附的影响最大,升温速率和碳化时间次之;通过数据模型得出以5℃/min速率升温至1 000℃碳化120 min制备的多孔碳具有最优的氨氮吸附性能.本研究提出一种数据模型,并结合实验成功证明该模型预测的准确性,可为今后生物质衍生多孔碳的制备方法提供预测依据.     

玉米芯基多孔碳的制备及其在锂硫电池中的应用

锂硫电池理论比容量高、成本低、环境友好,但硫正极仍面临导电性差、容量衰减快、体积膨胀等问题。采用生物质废弃物玉米芯作为碳源,KOH为活化剂,通过不同工艺制备了三种多孔碳材料。利用XRD、SEM、BET等对多孔碳产品的物相形貌等进行表征后发现,采用一次活化工艺所制备的多孔碳材料具有大量相互贯通的孔道结构,故具有高的比表面积(1 578.64 m~2/g)与较大的孔容(0.93 cm~3/g)。覆硫后用于锂硫电池正极,可作为三维导电骨架显著提高硫正极的导电率,并对单质硫表现出较高的吸附性能。电化学测试表明改性正极材料首次放电比容量为1 050.7 mAh/g,50周循环后容量保持率为50.4%。综合对比表明,一次活化工艺为利用此类生物质废弃物制备多孔碳材料提供了优化方案。     

玉米芯废渣多孔碳的制备及其对液体苯的吸附

以玉米芯废渣为原料、KOH为活化剂,采用化学活化法制备多孔碳材料用于液体危化品苯的吸附.通过热重分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析多孔碳的微观结构和表观形貌.研究表明:在碳化温度350,℃、碳化保温时间30,min、m(KOH)∶m(C)=4∶1、活化保温时间120,min的条件下,最佳活化温度为900,℃,KOH的造孔效果最好,制备的多孔碳产品以微孔为主,比表面积达到2,387,m2/g,对苯的饱和吸附量最大为14,235,mg/g.     

Zn(NO_3)_2改性多孔碳的制备及其吸附液蜡油中芳烃的研究

为探讨Zn(NO_3)_2改性多孔碳的制备以及其对液蜡油中芳烃的吸附性能,以三聚氰胺为氮源,柠檬酸钙为碳源,硝酸锌为造孔剂,制备了多孔碳材料.利用氮气吸附/脱附、XRD、FT-IR、SEM、拉曼光谱等对产物的形貌和结构进行了表征,并探讨了多孔碳对液蜡油中芳烃的吸附行为.结果表明:硝酸锌改性的多孔碳材料具有更高的比表面积(827.5 m~2·g~(-1)),并较液蜡油中的芳烃具有更好的吸附性能(吸附量qe高达32.45 mg·g~(-1)),远高于商业活性碳、硅胶和10X分子筛.     

树叶基多孔碳材料的制备及其电化学性能研究

开发了一种简单、经济、环保、利用生物质快速生产具有优良电化学性能的碳材料的方法。利用梧桐树叶作为生物质原料制备多孔碳材料,对其结构、形貌和电化学性能进行分析和测试。结果表明:以梧桐叶为原料,碱碳比为3,活化温度为800℃,活化时间为2 h时,制备的多孔碳材料具有大的BET比表面积,其值为2 178 m2/g,孔径分布为2.5 nm,比电容达到304 F/g。当电流密度由0.25 A/g增加至20 A/g时,样品的容量保持率为82.6%。以树叶为原料制备的多孔碳材料展示出高电容和优异的倍率特性,有望在超级电容器等领域得到重要应用。     

三聚氰胺改性酚醛基多孔碳材料的制备及其二氧化碳吸附性能

采用浓乳液模板法制备三聚氰胺-间苯二酚-甲醛多孔树脂,将其热解后得到了可用于二氧化碳吸附的氮掺杂多孔碳材料。研究了浓乳液模板的分散相体积分数和三聚氰胺含量对多孔碳材料微观形貌的影响,结果表明,在浓乳液模板分散相体积分数为90%的条件下制备的多孔聚合物具有丰富的通孔结构。经过热解后,得到了兼具无机碳骨架和有机氮活性位点的氮掺杂多孔碳材料。进一步研究了不同热解温度和三聚氰胺含量对多孔碳材料二氧化碳吸附性能的影响,二氧化碳的吸附容量最高可达到3.32 mmol/g,同时表现出良好的选择吸附性和再生性。     

废弃烟头衍生多孔碳的制备及其电容吸附去离子电极的盐水淡化性能

利用常压化学气相沉积,以KOH作为活化剂,在500～700℃制备了废弃烟头(WCFs)衍生多孔碳(MMCs).比表面实验测试表明,废弃烟头衍生多孔碳的比表面积随着活化温度的升高而增加.当活化温度为700℃时,废弃烟头衍生多孔碳(MMC700)呈现微孔主导结构(孔径<2 nm),表面积为928 m2/g.利用MMC700...     

计算模拟软件在晶态多孔材料气体吸附与分离方面的应用

晶态多孔材料因其独特的结构可确定性与功能基元的可调节性在气体的储存与分离方面有着重要的应用前景。利用计算模拟软件研究晶态多孔材料的吸附行为,不仅可以对材料的结构与性能的关系有更深层次的认识,而且可以指导材料吸附性能的优化,降低实验难度和成本。该文介绍了计算模拟软件在晶态多孔材料吸与分离方面的应用。     

基于金刚石结构碳的多孔材料设计及储氢性能研究

基于金刚石结构的碳设计了多孔材料,利用GCMC方法对其在温度为298 K,压强为0~100 bar的条件下的储氢量、氢分子分布和等量吸附热进行了讨论.考虑孔内壁以化学吸附的氢在内,PCM-2和PCM-3两种多孔材料的重量储氢量达到了相关机构规定的实际储氢应用的最低标准.氢分子密度分布图表明氢分子在孔道中的分布距离孔道边缘有一定的距离,此距离是因氢分子具有一定的动力学直径所致.等量吸附热表明多孔材料对氢分子的吸附属于物理吸附.     

煤基多孔碳的制备及其对对硝基苯酚吸附性能的研究

采用KOH活化法制备了禾草沟煤基多孔碳,并用于吸附对硝基苯酚研究。考察了对硝基苯酚溶液初始浓度、吸附时间、吸附温度、多孔碳投放量、溶液pH值等因素对对硝基苯酚吸附量的影响。结果表明,该吸附是一个快速吸附过程;吸附量随溶液初始浓度的增加先快速增加后趋于平缓,随多孔碳投放量的增加而增加。在25℃、溶液的pH值为7时,吸附效果最佳。     

KOH活化法制备活性碳及其应用研究

以滇朴为碳源,通过化学活化法成功制备出高性能的活性碳材料.并对其结构、形貌及性能进行了表征.SEM照片结果表明,利用KOH活化而得到的活性碳材料仍然保留了滇朴的纤维结构.通过KOH活化处理,活性碳材料中存在大量的芳香环,石墨微晶结构变多.BET结果证明活化后的活性碳材料含有丰富的微孔结构,孔径约为3.5 nm.利用此类活性碳材料对卷烟主流烟气成分进行吸附实验,KOH活化的活性碳对烟气中有害成分表现出更好的吸附性能.     

多孔碳材料电极在电吸附技术中的研究进展

电极材料的研究是开发电吸附技术的关键.作为电极材料的多孔碳材料是一种有良好发展前景的电吸附剂材料.评述了石墨及颗粒活性炭电极、活性炭纤维电极、炭气凝胶电极、碳纳米管电极、石墨烯电极和复合碳材料电极在电吸附技术中的研究进展,以及在处理无机离子废水、处理有机废水和分离浓缩生物分子方面的发展潜力,并对多孔碳材料电极的发展趋势进行展望和提出建议.     

猕猴桃果皮制备杂原子掺杂多孔碳材料及其超电性能研究

果蔬企业在生产过程中会产生大量的果皮,这些废弃物目前还没有得到有效利用。本文以废弃猕猴桃果皮为原料,以氢氧化钾为活化剂,制备了杂原子掺杂多孔碳。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和氮气吸附-脱附(BET)等手段对制备的材料进行了表征,结果表明:采用果皮预碳化、活化的方法可以得到N、O、S杂原子原位共掺杂多孔碳;经过氢氧化钾活化后,碳材料的比表面积大幅增加,比表面积最高可达1698. 6 m~2/g。在三电极体系下对制备的碳材料超级电容器性能的评价结果表明:在氢氧化钾与猕猴桃果皮质量比1∶3时,电极材料具有最佳的超电性能;在扫描速率为5 m V/s时,材料的比电容为221. 1 F/g,同时具有良好的倍率性能和循环稳定性,经过4000次的长循环后,容量保持率为83. 2%。     

超交联多孔碳的制备及其对甲苯吸附性能研究

为了探索一种富有针对性且行之有效的甲苯蒸汽处理工艺,以苯、吡咯和噻吩为单体,通过傅—克烷基化反应将其超交联形成的三种表面基团不同的超交联聚合物;并以该三种聚合物为碳源,以KOH为活化剂对超交联聚合物碳化热解,形成具有大比表面积和孔体积的超交联多孔碳(HPC-B、HPC-P、HPC-T),并考察了不同元素掺杂所得到的多孔碳对甲苯蒸汽吸附性能的影响。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱、比表面积分析仪等对材料的表观形貌、表面基团、比表面积及孔道分布进行分析,并研究了在不同温度下三种材料对甲苯和水蒸气的吸附等温线。结果表明:以苯、吡咯和噻吩为碳源所制备的三种超交联多孔碳(HPC-B、HPC-P、HPC-T)均为BET比表面积超过2 000 m~2/g微孔超交联多孔碳;在298 K下,HPC-B、HPC-P、HPC-T对甲苯的吸附量分别为7.6、5.2、4.7 mmol/g。三种材料均表现出对甲苯优异的吸附能力。     

咖啡渣制备多孔碳材料及其在锂离子电池上的应用

以咖啡渣为原料, 利用碳化与活化反应制备出多孔的碳材料, 并利用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 Raman光谱和N₂吸附脱附等方法分析该材料的物理化学性质. 结果表明: 该材料具有较高的石墨化程度; 当质量电流密度为0.1 A/g时, 其首圈放电和充电质量比容量值分别为1 029 mA·h/g和461 mA·h/, 且循环稳定性较好, 其质量比容量远高于石墨的理论容量（372 mA·h/g）.     

N,S双掺杂活性炭的制备及其电化学电容性能

以人发和蔗糖为炭源,通过水热碳化法和相继的KOH活化法,成功制备了N,S双掺杂活性炭.通过SEM、氮气吸附和XPS对所制备的碳材料的形貌、结构和表面性质进行了详细的表征.在6mol·L-1 KOH电解液中,对所制备的碳材料的电化学电容性能进行了测试.由于N、O、S等多种类的元素掺杂所表现出来的协同效应,所制备的碳材料表现出较大的赝电容,在6mol·L-1KOH电解液中的比电容值可以达到174.5F·g-1.实验利用可再生生物质,成功制备出了多种杂原子掺杂的碳材料,该碳材料拥有高比表面积和优异的电化学性能.     

CO2活化温度对碳气凝胶超级电容器性能的影响

通过改变间苯二酚、甲醛和碳酸钠的配比,实现对碳气凝胶材料孔结构的控制.通过改变CO_2活化的温度,研究活化温度对碳气凝胶孔结构和电化学性能的影响.利用氮气吸脱附实验(BET)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的孔结构和表面形貌进行表征分析,运用循环伏安法(CV)、恒流充放电等技术对材料的电化学性能进行测定.结果表明:提高CO_2活化温度有利于改善材料的结构和性能,当CO_2活化的最高温度为1 000℃时,碳气凝胶具有最高比表面积(2 201m~2/g);在6mol/L的KOH溶液中,当电流密度为1A/g时,相应的比电容可达190F/g.     

生物质多孔碳材料制备及电化学性能

以衰老树叶为碳源,采用先预碳化后活化的方法合成生物质多孔碳,采用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附,FT-IR等测试手段对其结构表征.结果显示,当碳碱比为3,400℃预碳化3h,600℃高温活化1h后样品以无定型碳形式存在,透光性好,呈现多孔结构,比表面积为1065m2·g-1,孔容为0.91 cm3·g-1,且孔...     

富含碳空位多孔碳电催化还原脱氯邻二氯乙烷性能研究

寻求经济、高性能的碳基材料对于电催化还原脱氯很有吸引力,然而由于掺杂剂或边缘效应与固有拓扑缺陷之间的复杂相互作用,拓扑缺陷对催化活性的贡献目前研究较少.利用两步活化法成功构建了富含碳空位的疏水分级多孔碳材料(Vc-GC),考察了其对邻二氯乙烷(DCE)的电催化还原脱氯性能,同时结合原位漫反射傅里叶红外光谱和理论计算分析了碳空位对材料催化活性的增强机制.结果表明,碳空位能有效调节材料的微观结构和电子云分布,增强材料对DCE的化学吸附作用,提高材料的吸附性能,且电子云重排提高了材料的导电性,进而促进电催化活性.其中Vc-GC的乙烯产率是低缺陷石墨碳(GC)和氧化活性炭(oAC)的1.4倍和3.6倍.同时,碳空位的存在能显著提高产物中乙烯的选择性,引入碳空位后,乙烯产率为氯乙烯产率的325.1倍,相比于oAC和GC分别提高了14倍和1.7倍.碳空位修饰显著提升了碳材料电催化活性,拓扑缺陷工程拓宽了进一步提高碳材料环境净化和能源转化性能的途径.