制备工艺对酚醛树脂基炭分子筛性能影响

以工业酚醛树脂㈣为碳源,三嵌段聚合物F127作为模板剂制备炭分子筛材料。采用TG、SEM、FTIR和N_2-BET等表征手段对制备的炭分子筛进行了表征,研究了前驱体制备工艺对炭分子筛孔径分布的影响。结果表明,F127用量、搅拌时间、反应温度对炭分子筛孔径分布影响很大。在酚醛树脂与F127质量比1:1,反应温度45℃,搅拌时间6 h,800℃炭化条件下制备的炭分子筛孔径分布最为集中,BET比表面积和单点总孔容分别为716.59 m~3·g~(-1)和0.55775 cm~3·g~(-1)。     

氮掺杂微孔活性炭制备及其超级电容性能

以土豆为碳源,乙二胺为氮源,氢氧化钾为活化剂制备具有微孔结构高比表面积氮掺杂活性炭。通过N_2物理吸附、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱和元素分析研究活性炭比表面积、孔结构、形貌及元素组成,并测试其电化学性能。结果表明,当碱碳质量比为5∶1时(NC600-800-5),活性炭材料比表面积最高2 440 m~2·g~(-1)、孔容最大1.07 cm~3·g~(-1)、孔径最大0.82 nm和1.80 nm。电流密度1 A·g~(-1)时比电容可达370 F·g~(-1),经3 000次循环充放电后,比电容保持率为95.2%。     

神华烟煤活化制备电化学电容器电极材料的研究

以神华烟煤为前驱体,KOH为活化剂制备高比表面积活性炭。采用N_2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔结构进行了表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学特性。在碱炭比为4:1,800℃活化1 h的条件下制备的活性炭比表面积达3 134.28 m~2·g~(-1),总孔容1.96 cm~3·g~(-1),中孔率87.94%。该活性炭在3 mol/L KOH水溶液及1 mol/L(C_2H_5)_4NBF_4/碳酸丙烯酯(Propylene carbonate PC)电解液中均具有高的比电容(分别为281 F·g~(-1),155 F·g~(-1))和低的等效串联内阻。     

KOH活化法制备气化稻壳活性炭及其吸附性能

以气化稻壳炭(GRHC)为原料,KOH为活化剂制备活性炭,研究了不同活化温度和碱炭比对活性炭得率、比表面积、孔径分布以及碘值的影响。利用全自动气体吸附分析仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜等仪器对活性炭的理化性质进行表征,并通过吸附等温线、吸附动力学探讨其对甲基橙的吸附机制。结果表明:活化时间为1 h时,随着活化温度和碱炭比的增加,活性炭得率逐渐下降,比表面积和碘吸附值呈先增加后减少的趋势;气化稻壳炭制备活性炭的最佳工艺为碱炭比2∶1、活化温度800℃、活化时间1 h,此条件下制备的活性炭得率41.73%、比表面积1829.09 m^2/g,总孔容1.007 cm^3/g、碘吸附值1984.85 mg/g、甲基橙饱和吸附量为217.87 mg/g。气化稻壳活性炭对甲基橙的吸附过程与Langmuir和Freundlich模型相关性都良好(R2>0.99),吸附动力学更加符合准二级动力学模型。     

炭化工艺对酚醛树脂基碳分子筛性能的影响

以工业酚醛树脂为碳源,三嵌段聚合物F127为模板剂,制备碳分子筛。采用N_2吸附-脱附对制备的碳分子筛进行表征,研究炭化制备工艺对碳分子筛孔径分布的影响。结果表明,炭化温度、炭化时间和炭化升温速率对碳分子筛孔径分布影响较大。在炭化升温速率为1℃·min~(-1)、炭化温度800℃和炭化时间1 h条件下制备的碳分子筛孔径分布最为集中,BET比表面积716.59 m~2·g~(-1),单点总孔容0.557 75 cm~3·g~(-1),单点吸附微孔孔容0.301 81 cm~3·g~(-1)。     

无机铝源合成有序介孔氧化铝的影响因素研究

有序介孔氧化铝具有较大的比表面积、均匀且窄的孔径分布、有序的孔结构等特点,在多相催化反应及吸附分离过程中具有十分重要的应用价值,研究其合成及应用具有重要意义。以廉价的无机铝盐为铝源,结合模板剂,利用溶胶-凝胶法,通过改变模板剂的种类、老化时间和温度等影响因素,制备有序介孔氧化铝。采用多种测试技术对其结构进行表征,探讨不同反应条件对合成有序介孔氧化铝结构的影响规律。结果表明,以二正丙胺为模板剂,在40℃条件下老化48 h,可合成比表面积为324.80 m~2·g~(-1),孔容为0.62 cm~3·g~(-1),平均孔径为6.07 nm的介孔氧化铝,且孔径分布较窄,孔道有序性良好。     

莲杆基生物炭吸附CO2的性能研究

以莲杆为前驱体,制备了莲杆基生物炭,采用BET、TG进行了表征分析,通过吸附实验,探究了不同条件下生物炭对CO_2的吸附性能。结果表明,碳化过程中,升温速率、碳化温度对生物炭的比表面积、孔体积有较大影响,5℃·min~(-1)的升温速率下,1000℃下碳化的生物炭的比表面积最大,达378m2·g~(-1)。低温、低流速有利于CO_2的吸附,30℃、50m L·min~(-1)条件下,生物炭的吸附量可达74.98mg·g~(-1)。     

干法制备高中孔率生物质成型活性炭

以锯末为原料,氯化锌为活化剂,不添加黏结剂,采用干法混合后直接成型活化制备高中孔率生物质成型活性炭。为考察这种工艺的可行性,通过单因素实验,以亚甲基蓝吸附值为评价指标,考察了盐料比、活化温度、活化时间与成型密度对生物质成型活性炭吸附性能的影响,得出较优工艺条件为:盐料比1.0:1,活化温度950℃,活化时间为60 min,成型密度为1.4 g·cm~(-3)。在此工艺条件下制备得到的生物质成型活性炭,其亚甲基蓝吸附值为387 mg·g~(-1),BET比表面积为2104 m~2·g~(-1),平均孔径为3.11 nm,总孔容为1.63 cm~3·g~(-1),中孔孔容为1.17cm~3·g~(-1),中孔率高达71.8%,初步证明了干法制备高中孔率生物质成型活性炭工艺的可行性。     

污泥与麦秸共热解制备吸附剂的研究

利用外热式固定床反应器,在400～700℃范围内对脱水污泥和麦秸的混合物进行共热解,研究了热解条件对炭粉吸附特性的影响。实验结果表明：在相同的秸秆掺混比下,400℃制得的含炭吸附剂的碘吸附值最高,在406.6～542.1 mg/g之间;孔径分布较宽,以中孔为主,微孔和比表面积较小。总孔容积随热解温度的升高而增大,700℃热解的纯污泥总孔容积最大,达到0.223 6 mL/g,中孔占71.9%。污泥与秸秆以5∶5的混合比例热解后所得固体吸附剂总孔容有所下降,但孔径分布集中,中孔含量达到81.1%,大孔含量高达18.9%。     

二乙醇胺制备氧化铁脱硫剂及其性能评价

采用氧化沉淀法,以钛白粉副产物硫酸亚铁(FeSO_4·7H_2O)为铁源,以二乙醇胺(DEA)为沉淀剂制备了氧化铁脱硫剂,探讨了DEA浓度、搅拌时间、反应温度、DEA与FeSO4·7H2O物质的量比等对氧化铁脱硫效果的影响,并通过XRD、SEM、孔结构分析对氧化铁的结构和形貌进行了分析。结果表明:在FeSO_4·7H_2O浓度为0.72mol·L~(-1)时,控制DEA浓度为25%、搅拌时间为1.5h、反应温度为40℃、DEA与FeSO_4·7H_2O物质的量比为2.0∶1时所制得的氧化铁脱硫剂的穿透硫容最高可达31.17%;XRD图谱显示,所得产品为无定型氧化铁,在高温灼烧后逐渐转变成晶态的α-Fe_2O_3;SEM图谱显示,所得产品为不规则片状结构;孔结构分析表明,所得产品的孔道主要为3~10nm狭缝型介孔,比表面积达到132.162m2·g~(-1),孔容为0.183cm3·g~(-1),平均孔径为5.541nm,最可几孔径为4.11nm。     

二氧化碳活化制备杏壳活性炭及对其孔径影响

以杏壳为原料,通过高温二氧化碳活化制备杏壳活性炭,考察了活化温度、活化时间、二氧化碳流速对杏壳活性炭的比表面积及孔径分布的影响。结果表明:随着活化温度、活化时间、二氧化碳流速的提高,杏壳活性炭的得率下降,在活化时间为1. 0 h、二氧化碳流速为400 m L/min、活化温度950℃时,活性炭得率下降至10. 81%。杏壳活性炭的氮气吸附-脱附均属于I型,孔径以微孔为主,比表面积在1000～1300 m~2/g之间,总孔容积在0. 5～0. 7 m L/g,平均孔径在1. 7～2. 3 nm之间,比表面积较高,微孔发达。     

焦化粗苯加氢精制催化剂的研究

对研制的焦化粗苯加氢脱硫催化剂进行工艺条件试验;在预加氢温度180℃,主加氢温度270℃,液体流速0.15 L·h~(-1),氢油体积比600:1,预加氢段液体空速1.88 h~(-1),主加氢段0.75 h~(-1)和反应压力2.5 MPa条件下,对HDA016预加氢催化剂和HDB017主加氢催化剂进行连续寿命考察,结果表明,产品中硫含量低于0.7 mg·L~(-1),氮含量维持在1 mg·L~(-1)。采用压汞法对催化剂的比表面积以及孔结构进行测试,并由DX~(-1)000型X射线衍射仪对催化剂进行XRD表征,结果表明,预加氢催化剂HDA016比表面积219.3 m2·g~(-1),平均孔径1.56 nm,最可几孔径1.71 nm,孔容0.19 m L·g~(-1);主加氢催化剂HDB017比表面积196.6 m2·g~(-1),平均孔径1.58 nm,最可几孔径1.88 nm,孔容0.15 m L·g~(-1)。XRD测试结果显示,活性金属组分负载在γ-Al2O3上,达到了非常高的分散度。     

酚醛树脂基多孔炭材料制备的研究

以酚醛树脂为炭前驱体、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用聚合物共混炭化法制备了多孔炭材料,考察了造孔剂PVB的含量、炭化温度和炭化时间对多孔炭材料比表面积和孔结构的影响.结果表明,在造孔剂PVB的含量为40%、炭化温度为700℃、炭化时间为1.0 h的条件下,可制得BET比表面积为540.4 m2·g-1、孔容为0.37 cm3·g-1、平均孔径为7.298 nm的多孔炭.     

CaCO3微球的制备及表征

采用搅拌共沉淀法,用表面活性剂CMC调控合成微米级CaCO_3微球。利用SEM、粒径分布、N2吸附/脱附测试、微球表面ζ电势、TGA对所得CaCO_3微球进行表征。探讨了CMC浓度、搅拌速率、搅拌时间对微球形貌的影响,优化制备工艺条件,搅拌速率2600 r×min~(-1)(15 min),20℃静置60 min得CaCO_3(n)微球粒径为1.5～2.5μm,平均孔径为30 nm,比表面积为7.03 m~2×g~(-1),孔体积为0.09 cm~3×g~(-1),表面电荷为+12.6 mV;在CMC质量浓度为0.5 g×L-1,搅拌速率2600 r×min~(-1)(15min),沉积温度20℃,沉积时间8h,得CaCO_3(CMC)微球中CMC量约为w=3.9%,粒径为3～5μm,平均孔径为3.84 nm,比表面积为44.0 m2×g~(-1),孔体积为0.07 cm3×g~(-1),表面电荷为-33.6 mV。结果表明,CMC的加入对CaCO_3微球的形貌、微结构和表面电荷起到调控作用。     

中孑L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。     

三种纤维素基活性炭纤维的制备及表征

以脱脂棉、天丝和剑麻为原料,KOH溶液为活化剂,通过炭化、活化制备活性炭纤维(ACFs),研究炭化温度和碱碳比对ACFs物理化学性质的影响,并借助比表面积测试(BET)、X射线衍射分析(XRD)等手段对纤维进行表征。结果表明,3种原料炭化致孔的难易程度为:脱脂棉剑麻天丝。当炭化温度为700℃时,炭化材料的比表面积分别为390.4、48.8和179.2 m~2×g~(-1)。采用质量分数w为10%的KOH溶液活化,碱碳质量比为2:1,脱脂棉、剑麻基ACFs的比表面积分别为1375和1161m~2×g~(-1)。采用w为20%的KOH溶液活化,当碱碳质量比为3:1时,天丝基ACFs的比表面积可达1 594 m~2×g~(-1),孔径分布比前两者窄。     

有机-无机胶黏剂粘结成型活性炭的制备及其表征

以粉末活性炭(AC)为原料,羧甲基纤维素(CMC)/硅溶胶为胶黏剂制备球状成型活性炭。考察热处理温度和胶黏剂添加量对成型活性炭强度和丁烷吸附的影响。研究结果表明,CMC/硅溶胶添加量为10%,热处理温度为120℃时,制得的成型活性炭强度高达99.94%,比表面积为845.24 m~2·g~(-1),总孔容为0.64 cm~3·g~(-1),丁烷工作容量为90.28 g·L~(-1)。使用CMC/硅溶胶有机-无机胶黏剂制备的成型活性炭具有较高的强度、比表面积、孔容和耐水性能。     

硼氮双掺杂中空碳纳米球的制备及其在超级电容器中的应用研究

本文采用硬模板法和放电等离子烧结技术(SPS)制备出硼氮双掺杂的中空碳纳米球。碳球间相互连接形成三维网络结构,使其具有独特性质。该样品比表面积达到855 m~2·g~(-1),孔体积1.59 cm3·g~(-1),孔尺寸分布在3~6nm之间。相关的电化学测试显示,其在碱性条件下具有良好的电容性能、循环稳定性和电容保留率,在电流密度为1A·g~(-1)时比电容达到195F·g~(-1)。     

葡萄糖基多孔碳材料对CO_2/CH_4的分离性能

以淀粉糖(主要成分为葡萄糖)为碳前体,制备了一系列多孔碳材料(C-GLCs-800),对其进行孔隙结构分析,并应用FT-IR、SEM、TGA对其进行了表征,测定了材料在288、298和308 K下的CO_2和CH_4吸附等温线,根据IAST理论预测了材料对CO_2/CH_4二元体系的吸附选择性。实验结果显示,活化条件对材料的孔隙结构有明显影响,随着KOH/C质量比的增加,所制备的C-GLCs-800比表面积和总孔容先增加后降低。其中C-GLC-800-4的BET比表面积高达3153 m2·g~(-1),总孔容为2.056 cm3·g~(-1)。C-GLC-800-2的窄微孔(Vd1 nm,孔容0.3538 cm3·g~(-1))含量最高,为30.63%。C-GLC-800-2在298 K和105 Pa下对CO_2吸附量高达3.96 mmol·g~(-1),明显高于许多传统吸附材料和MOFs材料在相同条件下对CO_2的吸附容量。应用Clausiuse-Clapeyron方程计算了CO_2和CH_4在材料上的吸附热,应用IAST理论计算了CO_2/CH_4的吸附选择性,结果显示C-GLC-800-2对CO_2/CH_4的吸附选择性为8.35。     

吡咯改性活性炭电吸附电极除盐性能研究

以活性炭为原料,吡咯为改性剂FeCl_3为氧化剂,原位化学氧化法改性电吸附电极。以比电容为指标,采用单因素法分析,确定最优改性工艺,并对该工艺条件下制备的样品进行比表面积、表面形貌和电化学性能的表征。结果表明,在活性炭质量为2.0g,吡咯浓度为2mol·L~(-1)及FeCl_3浓度为2mol·L~(-1)时,改性的活性炭比电容值高达270.36F·g~(-1);改性后活性炭的比表面积、孔径和孔容分别降低了10.47%、51.18%和45.71%,孔隙结构以微孔为主;且改性后电极的平均接触角从85.7°减小到60.45°,比电容由89.66 F·g~(-1)增加到283.5F·g~(-1),提高了68.37%;将最佳配比改性的电极应用于除盐小试中除盐率可达45.36%。本实验的研究为电吸附电极除盐性能及导电聚合物的深入研究提供理论基础。