中间相沥青的调制对纳米级微孔超高表面积活性炭性能的影响

以中间相沥青为原料,采用KOH活化制取了超高表面积活性炭,其比表面积高达3464m2/g,总孔容积高达2 14cm3/g,碘吸附值为3094mg/g,苯吸附值为1610mg/g.所制活性炭富含发达的微孔,其孔径主要集中在1～4nm范围内,具有优异的吸附性能.研究了中间相沥青调制对纳米级微孔超高表面积活性炭性能的影响,结果表明.制备中间相沥青所用原料的净化处理是制备超高表面积活性炭的关键,以1～2℃/min升至400℃并保温2～3h所得中间相沥青制取的活性炭具有极高的吸附性能,中间相沥青炭物料的碳质微晶结构对超高表面积活性炭制取起着决定性作用.

超高比表面积氮掺杂多孔碳材料的制备及其超级电容性能

以蔗糖为碳源、尿素为氮源、草酸钾为活化剂,通过简单的研磨和高温碳化制备了具有超高比表面积(大于3000 m^(2)·g^(-1))的氮掺杂多孔碳材料。采用多种手段对多孔碳材料的微观形貌、比表面积、孔结构和表面氮物种进行了表征,探究了不同温度下草酸钾和尿素对碳材料的比表面积、氮含量和超级电容性能的影响。结果表明,仅使用草酸钾作为活化剂制备的碳材料KC-800的比表面积为1114 m^(2)·g^(-1),而同时使用草酸钾和尿素制备的样品KNC-800的比表面积高达3033 m^(2)·g^(-1)。在以6.0mol·L^(-1)KOH为电解液的三电极体系中,当电流密度为0.5 A·g^(-1)时,KNC-800的比电容为405 F·g^(-1),而KC-800的比电容仅为248 F·g^(-1)。这表明草酸钾和尿素的加入显著提高了多孔碳材料的比表面积和超级电容性能。电容贡献分析表明,KNC-800的双电层电容值和赝电容值均高于KC-800。KNC-800在电流密度为0.5 A·g^(-1)时经过10000次循环后仍能保持98.3%的初始比电容,表现出优异的循环性能。

大孔体积、超高比表面积γ-Al_2O_3的制备与表征

以工业级硫酸铝和碳酸氢铵为原料,利用超声波分散技术和化学沉淀相结合的方法制备了拟薄水铝石,拟薄水铝石经600℃高温煅烧,得到了大孔体积、超高比表面积的纳米γ-Al_2O_3粉体;考察了制备过程中发泡剂吐温60及干燥方式对γ—Al_2O_3的结构、形貌及性能的影响,并采用傅里叶变换红外光谱、X 射线衍射、比表面积测定、扫描电子显微镜等于段对γ-Al_2O_3进行了表征。结果表明,在超声场中,以聚乙二醇为分散剂,用发泡剂吐温60分散干燥、煅烧的方式制备的纳米纤维状γ-Al_2O_3的性能最好,γ-Al_2O_3的粒径为25～100 nm,长150-500 nm,平均孔径12.691～12.699 nm,孔体积1.383～2.089 mL/g,比表面积319.598～500.899 m^2/g。

超高比表面积活性炭结构与天然气脱附量的关系

以石油焦为原料、KOH为活化剂,在不同的活化条件下制得系列超高比表面积活性炭(SBET>2500m2.g-1)样品。将实验制得的不同比表面积和孔分布的超高比表面积活性炭作为天然气吸附剂,测定了不同孔径范围孔所占的表面积与天然气脱附量的关系,讨论了孔分布对天然气脱附量的影响;用数学方法求得了活性炭吸附剂孔表面上单位表面积天然气的脱附量,并利用线性回归求出了天然气脱附量(V)与中孔表面积的关系。经相关性分析表明,天然气的脱附量与活性炭吸附剂中孔所具有的比表面积(Smid)具有显著的相关性,说明在活性炭吸附剂上天然气脱附量主要取决于中孔表面对天然气分子的吸附;求得中孔表面上单位表面积天然气脱附量达0.350mL.m-2,是微孔单位表面积上天然气脱附量的2倍以上;在各吸附温度、吸附压力下,天然气脱附量随活性炭吸附剂中孔表面积呈线性增加,满足线性方程:V=k.Smid+b。

超高比表面积活性炭的制备与表征

以无患子残渣为原料,KOH与K2CO3作为活化剂,采用微波炭化和活化两步法制备超高比表面积活性炭,通过正交实验优化活性炭的制备工艺,探讨了碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭吸附亚甲基蓝吸附值的影响。利用N2吸脱附实验、XRD、FT-IR等实验技术,对制备的活性炭结构与性能进行了表征。结果表明,在碱炭质量比为4∶1、活化温度800℃、活化时间30 min的条件下,所制备的活性炭对亚甲基蓝吸附值为595 mg/g,BET比表面积为3 479 m2/g,吸附累积总孔容达1.8262 cm3/g,平均孔径为2.0997 nm。

超高比表面积活性炭孔分布对天然气脱附量的影响

在比表面积相同的情况下,研究了超高比表面积活性炭吸附剂孔分布对天然气脱附量的影响。研究结果表明,超高比表面积活性炭吸附剂的中孔(2nm<d<50nm)更有利于天然气的吸附储存,压力对中孔百分率高的活性炭吸附剂储存天然气能力的影响更显著,温度对不同孔分布的活性炭吸附剂储存天然气能力的影响具有一致性;低压时天然气脱附量与压力遵从乘幂关系:V=A·Pn,高压时天然气脱附量与压力满足线性关系:V=k·P+b;与压缩天然气(CNG)相比,天然气脱附量增加百分率与压力满足关系:X=C·P-n。在273K、9.0MPa时,比表面积约为2600m2/g的活性炭吸附剂,中孔百分率增加27个百分点时,天然气脱附量增加27.9%,中孔百分率达79.06%时天然气脱附量达1131.7mL/g。

木质素基超高比表面积活性炭的制备及其吸附性能

以造纸黑液中提取的酸不溶木质素(AIL)为原料,K2CO3/尿素为活化剂,制备了多级孔结构的超高比表面积活性炭(SSAC),并对其进行了结构表征,研究了SSAC对亚甲基蓝(MB)溶液的吸附性能。结果表明,木质素原炭(LC)呈质地致密、表面光滑的碎片状,仅存在孔径分布集中在0.66 nm的微孔结构。SSAC则显示出孔洞丰富的3D泡沫状类珊瑚礁形态,为孔径分布集中于0.69~1.71 nm和3.09~48.6 nm的微-介孔共存的结构,且介孔数量随活化温度的提高而增加。其中,SSAC-900具有最大的比表面积(2969.97 m^2/g)和孔容积(2.018 cm^3/g),可以有效快速地吸附MB阳离子染料。吸附等温线实验表明,Langmuir吸附等温线更适用于拟合SSAC对MB的吸附过程;吸附动力学分析显示,SSAC对MB的吸附行为符合准二级动力学模型。

超高比表面积碳气凝胶常压干燥制备与结构分析

以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料,加入表面活性剂P123以增强材料的骨架强度的方法,采用常压干燥技术制备了RF碳气凝胶,并进行了二氧化碳活化以调节其孔结构。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,常压干燥的碳气凝胶结构中具有更大的纳米颗粒,骨架结构变粗,活化使碳气凝胶骨架结构更加致密;红外吸收光谱(FTIR)表明,表面活性剂P123中的醚键与RF苯环中的羟基存在强的相互作用,碳化后P123特征峰消失;热重曲线(TG和DTG)分析说明P123在440℃左右分解完全,不会对碳气凝胶的成分产生影响,并能起到良好的造孔作用;氮气吸附表明常压干燥制备的碳气凝胶比表面积约为570m2/g,活化之后的比表面积高达3 500m2/g左右。

超高比表面积活性炭储氢性能研究

以石油焦为原料、KOH为活化剂制得超高比表面积活性炭吸附剂并用于H2吸附储存,采用BET和SEM对其结构进行了表征。结果表明,该吸附剂具有发达的微孔结构且其比表面积高达2693 m2/g,其孔结构以狭缝状孔结构为主。该吸附剂具有高的H2吸附储存能力,在吸附压力为9.0 MPa、吸附温度为273K时,H2脱附量可达12.21 mmol.g-1。

超高比表面积活性炭结构与比电容的关系

在非水电解质体系中,用恒电流充放电法测定所制活性炭电极的双电层比电容,研究了活性炭的结构对比电容的影响。结果表明,超高比表面积活性炭(SBET≥2500m2/g)比表面积为2827m2/g时,电容器比电容值高达101.6F/g,是比表面积为1384m2/g的普通活性炭电容器比电容的2.4倍。提高活性炭中2～4nm孔所占的百分率,能有效地提高电容器比电容。

Zn(Ac)_2/超高比表面积活性炭催化剂上乙炔法合成醋酸乙烯宏观动力学

在接近工业生产条件下研究了Zn(Ac)2/超高比表面积活性炭 (ABET=2713m2/g) 催化剂上,乙炔法合成醋酸乙烯 (VAc) 反应宏观动力学,并与Zn(Ac)2/日本普通椰壳炭 (ABET=1384 m2/g) 催化剂进行了比较.实验结果求得两种不同比表面积载体催化剂的宏观动力学方程分别为:υ1=28.22p1.00C2H2p-0.62VAc和υ2=25.03p1.01C2H2p-0.52VAc,即合成VAc的反应对乙炔是1级反应,对VAc是负的反应级数,载体的比表面积越高催化剂的催化反应活性越高.求得在160℃～175℃两种催化剂反应的平均表观活化能分别为:52.49(kJ·mol-1)和53.87(kJ·mol-1),均小于文献报道的反应真实活化能87.80(kJ·mol-1).

超高比表面积活性炭比表面积对天然气储存性能的影响

在超高比表面积活性炭吸附剂孔分布相同的情况下,研究了比表面积对天然气吸附储存能力的影响。结果表明,超高比表面积活性炭的比表面积越大,越有利于天然气的吸附储存,且吸附储存天然气的能力受吸附温度和压力的影响越明显;在吸附压力低于3.5MPa时遵从乘幂关系,高于3.5MPa时呈线性关系。在273K、9.0MPa时,对于孔分布相似的活性炭,比表面积增加23.7%时,天然气脱附量增加25.5%,比表面积达3348m2/g时天然气脱附量达1248.4mL/g。

超高比表面积活性炭用于天然气吸附储存的研究

以超高比表面积活性炭为吸附剂,对天然气的吸附储存性能进行了研究。结果表明,超高比表面积活性炭具有较强的循环使用性能,经180次循环使用后,吸附储存天然气的能力仅下降9%左右。天然气的脱附量(V/mL)与脱附时间(t/s)之间满足函数关系:V=149.7Ln(t)-97.2,天然气脱附速率为:dV/dt=149.7/t;吸附压力P(MPa)与天然气脱附量增加百分率X(%)之间满足乘幂函数关系:X=C×P-n。

超高比表面积活性炭孔分布对氢气储存性能的影响

将制得的具有相同比表面积和不同孔分布的超高比表面积活性炭用作吸附剂,研究活性炭吸附剂的孔分布对氢气吸附储存性能的影响。研究结果表明,氢气吸附储存性能明显受吸附剂孔分布的影响,活性炭吸附剂中孔(2 nm<d<50 nm)更有利于氢气的有效吸附储存,压力对中孔百分率高的活性炭吸附剂储存氢气能力的影响更显著;氢气脱附量与压力满足线性关系:V=k.P+b(k>0);在吸附温度为273 K、压力为9.0 MPa时,中孔百分率为79.06%的超高比表面积活性炭吸附剂上氢气脱附量达26.67 mmol·g-1。

超高比表面积活性炭上天然气脱附性能研究

以超高比表面积活性炭为吸附剂,以天然气为吸附介质,考察了影响超高比表面积活性炭上天然气脱附性能的几种因素。结果表明,高比表面积、大的中孔孔容以及科学有效的成型方式是吸附存储天然气用活性炭所需具备的。超高比表面积活性炭的天然气脱附量与存储压力呈正比关系:在低压区,压力影响较强;在高压区,其影响变弱。天然气脱附量与存储温度呈反比关系:在低压区,温度影响较弱;在高压区,温度影响增强。在3.40MPa下,天然气脱附量与存储温度之间存在线性关系:△n(%)/△T=0.4%。

Zn(Ac)2/超高比表面积活性炭催化剂上乙炔法合成醋酸乙烯

以超高比表面积活性炭(比表面积2713 m2/g)为载体,在接近现有工业生产条件下研究了在Zn(Ac)2/超高比表面积活性炭催化剂上合成醋酸乙烯(VAc)的生产能力.实验结果表明,在空速为360 h-1时合成VAc的生产能力达2.96 g/(ml·d),比相同条件下空速为200 h-1时的生产能力提高了48.7%;而空速大于360 h-1时,空速对生产能力的影响较小;反应温度为195℃时合成VAc的生产能力达3.55 g/(ml·d),比相同条件下反应温度为160℃时的生产能力提高了148.3%.该催化剂对合成VAc具有较优良的选择性.

用稻壳制备亚甲基蓝高吸附容量的超高比表面积活性炭

活性炭因具有高比表面积和丰富的孔结构而被广泛应用于吸附水处理中的污染物。稻壳具有独特的组成和微观结构,是制备活性炭的优质碳源。以稻壳为原料,利用过饱和KOH溶液的预活化和活化双重作用,在不同温度下制备出超高比表面积活性炭。随着活化温度的升高,活性炭的比表面积和总孔容逐渐增大。900℃下制得的活性炭具有超高比表面积,达到3600 m^(2)/g,总孔容为3.164 cm^(3)/g,明显优于商用活性炭(YP-80,比表面积为1310 m^(2)/g,总孔容为0.816 cm^(3)/g)。具有最高比表面积的稻壳活性炭对亚甲基蓝的最大吸附量达到983 mg/g,几乎是YP-80(525 mg/g)的两倍。通过吸附动力学拟合,吸附亚甲基蓝的过程与拟二级动力学模型一致,表明该过程为化学吸附。

表面积对煤基电容炭电化学性能的影响

以河北无烟煤为原料,KOH为活化剂,采用化学活化法制备具有高比表面积的煤基电容炭,考察煤基电容炭的比表面积对无机/有机体系下双电层电容器电化学性能的影响。结果表明:随着碱煤比的增加,所制电容炭的比表面积、总孔容和中孔率增加。当碱煤比达到3.5时,所制电容炭的比表面积、总孔容和中孔率分别为3 389 m2/g、2.041 cm3/g、49.9%。可以看出,对于无机/有机体系,在相同的比表面积变化规律下,电容器电化学性能的变化规律略有不同。当碱煤比小于2时,所制电容炭的比表面积小于2 400 m2/g,此时对于无机/有机体系,电容器的比电容变化规律相同,比电容都随比表面积的增大增幅明显。当碱煤比大于2时,所制电容炭的比表面积大于2 400 m2/g,此时随着比表面积的继续增大,对无机体系,电极材料的比电容几乎维持不变,比电容最高可达331 F/g;对有机体系,电极材料的比电容增幅减缓,比电容最高可达192 F/g。当碱煤比为2时,电容炭的比表面积为2 382 m2/g,此时无论对于无机体系还是有机体系,电容器在保持相对较高比电容的同时具有相对较高的电容保持率。由此可知,一定程度上,提高电极材料的比表面积有利于提升超级电容器的电化学性能。制备具有适宜比表面积的电容炭,在得到较高电容性能电容器的同时更能有效控制成本。同时,以煤为原料制备电容炭,可提升煤的附加值,具有很好的市场前景。

超高比面积活性炭上天然气脱附性能研究

制备了孔分布相同比表面积不同、比表面积相同孔分布不同的系列超高比表面积(S>2500m2/g)活性炭,以天然气为吸附质研究了活性炭吸附剂比表面积及孔分布对天然气脱附性能的影响。结果表明:天然气脱附量随活性炭的比表面积及中孔百分率的增加而增加;在25℃、3.5MPa下,脱附量(V)与超高比表面积活性炭的比表面积(S)满足关系式:V=0.197S-78.0;脱附量与超高比表面积活性炭中孔百分率(X)满足关系式:V=2.18X+3.24×102;活性炭的比表面积越大,脱附量受吸附压力及温度的影响越大;活性炭中孔百分率越大,脱附量受吸附压力的影响越大,而吸附温度对具有不同孔分布的活性炭脱附量的影响则具有一致性。