改性微孔-介孔多级孔碳材料的制备及其甲苯吸附性能

为寻求高效有机废气吸附剂,选取石油化工行业特征污染物甲苯为研究对象,以MCM-41分子筛作为模板,制备大比表面积微孔-介孔多级孔碳材料。采用硝酸改性,分别考察了硝酸浓度、改性时间、改性温度对改性材料甲苯吸附性能的影响,并采用正交实验确定最佳改性条件。结果表明,合成微孔-介孔多级孔碳材料比表面积高达1104.08m^2/g,平均孔容为0.52cm^3/g,对模拟甲苯有机废气饱和吸附量可达0.107g/g;硝酸改性后,微孔-介孔多级孔碳材料甲苯吸附性能显著提高。最优的制备条件为硝酸质量分数20%、改性时间10h、改性温度60℃。在此条件下制备的硝酸改性微孔-介孔多级孔碳材料的甲苯饱和吸附量可达0.687g/g。

多级孔碳材料的制备与表征

以CaCO3为模板、蔗糖为碳源,制备出具有多级孔结构的碳材料,并采用XRD、FTIR、N2吸附-脱附、SEM等方法对碳材料进行表征。表征结果显示,多级孔碳材料为无定形结构,包含大量的羟基和其他官能团;材料为多级孔结构,微孔、介孔和大孔相互贯通。实验结果表明,多级孔碳材料的各种孔参数随着CaCO3用量呈规律性变化,推测在多级孔的形成过程中,CaCO3模板与蔗糖作用形成三种模板形态,这是形成多级孔的关键因素。

多级孔碳材料的制备及其超级电容器性能研究

超级电容器因其容量大、充放电速度快、循环寿命长、功率密度高、环境污染小以及工作温度范围宽等优点而被广泛关注,可应用于存储再生能量、备用电池和替代电源等众多场景,展现出巨大的应用价值和市场潜力。然而,现有超级电容器较低的能量密度限制了其应用前景,为此研究者们提出了优化电极材料以提高其能量密度的方案。基于此,该研究以生物质——塌地松为碳源,通过高温碳化和氢氧化钾活化制备出性能优异的多级孔碳材料,性能测试证实该材料具有优异的电化学性能(电容:532.0 F/g,能量密度:12.5 Wh/kg,功率密度:5245.6 W/kg)。研究结果表明,高比表面积(3948.6 m^(2)/g)、多级孔结构、均匀孔径分布及杂原子掺杂有利于提高碳材料的比电容,为超级电容器电极材料的选择和制备提供了技术指导。