大学化学开放实验——多孔碳的制备和表征

介绍一个大学化学开放实验,该实验的主要内容包括:利用同步物理-化学活化法制备多孔碳材料,通过低温自动N2吸附法测定多孔碳材料的比表面积和孔隙结构,探究活化条件对碳材料表面结构的影响,将现代分析仪器引入到本科教学中。要求学生自主设计活化实验方案,了解自动气体吸附仪的原理和使用方法,并利用Excel、 Origin软件进行实验数据处理、分析,培养学生的科学素养。

高性能活性炭电极材料在双电层电容器中的应用

以椰壳为原料,ZnCl2为活化剂,用同步物理-化学活化法制备活性炭。所得的炭样品用氮吸附法表征,并根据77K时的吸附-脱附等温线计算了它们的比表面和孔结构参数。用恒流充放电和循环伏安法研究了由活性炭电极与KOH电解质构成的双电层电容器的性能。结果显示,在5mA时放电,活性炭比电容最高达到360F/g;在大电流50mA时,比容量仍超过200F/g。同时分析研究了炭材料比表面积和孔径对电化学性能的影响,发现比表面积与比电容关联性不明显;而孔径大小对炭材料的比电容影响很大。在小电流放电时,中孔炭表面对比电容的贡献明显大于微孔炭表面;随着放电电流的增加,由中孔炭表面构成的双电层电容下降显著,而微孔炭表面的双电层电容下降幅度较小。在大电流放电时,孔径在1.5nm^2nm的较大微孔对储存电能起主要作用。

亚甲基蓝污泥基吸附剂的制备及其性能评价

采用物理-化学活化法,研究以东营某污水厂剩余污泥为原料的污泥基活性炭制备工艺。结合热重分析(TGA)、比表面测试(BET)、孔径分布(BJH)和扫描电镜(SEM)等表征方法,考察不同工艺条件下污泥基活性炭孔道结构的变化,将此活性炭作为有机染料废水吸附剂进行亚甲基蓝去除效果实验。结果表明以3 mol/L氯化锌溶液为活化剂,在炭化温度550℃、炭化时间60 min、HCl浓度为2 mol/L酸洗的最佳工艺条件下,制备的污泥基活性炭比表面积高达1800.11 m^(2)/g,平均孔径3.862 nm;该活性炭孔道丰富,孔结构分布广泛,以微孔为主,所占比例达81.63%;污泥基活性炭对亚甲基蓝具有良好的去除效果,可应用于有机染料废水处理工艺中。