超级活性炭的合成及活化反应机理

以石油焦为原料,采用碱熔活化法合成出具有超高比表面的超级活性炭.借助XRD、TG-DTA、N2吸附实验等手段,对其结构与性能进行了表征.同时,设计原位TG-DTA测试技术、反应快速终止技术,对超级活性炭合成机理进行了考察,提出了两段活化反应机理,即中温径向活化机理和高温横向活化机理.发现K2O、-O-K+以及-CO-2K+是径向活化为主的中温活化段的活化剂活性组分,而处于熔融状态的K+O-、K+则是横向活化为主的高温活化段的催化活性组分.并发现径向活化是超级活性炭形成发达微孔分布的主要途径,也是控制超级活性炭微孔分布的主要手段.而高温横向活化机理则是导致超级活性炭形成大孔的主要途径.高温横向活化与中温径向活化一起构成石油焦基超级活性炭形成的主要机理.

中孔分布活性炭的制备与表征

以酚醛树脂为前驱体，纳米SiO2为模板剂，采用模板炭化和钾碱活化工艺研制中孔率较高、比表面积较大的中孔炭（Mesoporous carbon，MC），考察了活化温度、活化时间、树脂模板比等工艺参数对活性炭孔结构的影响。测试了活性炭N2的吸附等温线、孔径分布、比表面积，并通过扫描电子显微镜观察其微观结构。结果表明，较优工艺条件为：树脂模板比为2：1、活化温度850℃、活化时间3h，该条件下所得中孔炭中孔率达91．4％，比表面积为1501m^2·g^-1，总孔孔容1．38m^2·g^-1，为理想的窄孔径分布活性炭。