PAN基ACF的孔结构表征

通过在７７．４Ｋ下的Ｎ２吸附对连续化工制备的聚丙烯腈基活性碳纤维孔结构进行了考察,采用 Ｄｕｂｉｎｉｎ－Ｒａｄｕｓｈｋｅｖｉｃｈ方程,Ｈｏｒｖａｔｈ－Ｋａｗａｚｏｅ方程及密度函数理论对其孔结构参数诸如此表面积,微孔表面积,孔容及孔径分布者表征。     

高比表面积活性炭的研究与应用

本文详细介绍了高比表面积活性炭的制备及活化机理，并对其结构。性能及应用进行了概述。     

高比表面积活性炭的制备及其吸附性能的初步研究

以石油焦为原料,采用ＫＯＨ化学活化法,在不同的活化条件下对石油焦进行活化。研究原料粒度、活化温度以及活化时间对所制得的活性炭的比表面积及孔结构的影响。结果表明：以石油焦为原料可以制得比表面积为３３００ｍ２／ｇ的高比表面积活性炭。活性炭的孔径分布较窄,其碘吸附值和苯吸附值均较常规活性炭有大幅度提高。     

高比表面积活性炭吸附储氢材料的研究进展

能源和环境被认为是本世纪人类面临的两大挑战,从而引起了人们对于氢经济的关注,但是氢气的储存是制约氢经济发展的最主要的因素。本文简述了不同的储氢方法以及氢能实用化的目标,回顾了以KOH活化制备高比表面积活性炭的的机理和影响因素,并综述和评价了影响高比表面积活性炭吸附储氢的主要影响因素,即比表面积和微孔孔容、孔径大小和分布、表面含氧官能团和杂原子掺杂。到目前还没有一种材料(包括高比表面积活性炭)可以满足美国能源部(DOE)设定储氢系统实用化的目标,对于高比表面积活性炭的孔径控制以及改性研究或许是实现这一目标的途径。     

微波加热碳酸钾法制备烟杆基高比表面积活性炭

以烟杆炭化料为原料,采用微波加热碳酸钾活化法制备了高比表面积活性炭.研究了微波加热时间和碱炭比对活性炭的得率和吸附性能的影响,得到了优化工艺条件,所得活性炭产品的碘吸附值为1834mg/g,亚甲基兰吸附值为517.5mg/g,得率为16.65%.产品的吸附性能超过了双电层电容器专用活性炭(LY/T 1617-2004)标准的要求,同常规加热相比,活化时间缩短了78.26% .同时测定了该活性炭的氮吸附等温线,通过非定域化密度函数理论表征了活性炭的孔结构.该高比表面积活性炭的比表面积为2557m2/g,总孔体积为1.6470ml/g.     

椰壳纤维基高比表面积中孔活性炭的制备

以椰壳纤维为原料,制备高比表面积中孔活性炭.采用正交试验设计实验方案,研究KOH和NaOH复合活化法制备活性炭的实验方案与工艺条件.考察了活化剂配比、炭化温度、活化温度、时间和升温速率对所制活性炭吸附性能的影响.在最佳工艺条件下,所制活性炭的比表面积达到2032m2/g,中孔发达,特别是2nm～4nm的,中孔比例达到28%.活性炭对的碘吸附值为1435mg/g,亚甲基蓝吸附值为495mg/g,产率为49%.     

不同活化条件下制得粘胶基ACF的孔结构

将粘胶丝用前处理剂预处理后,在相同的碳化条件下,通过不同的活化时间及活化温度来制备活笥炭纤维,然后用英英张簧称ＢＥＴ重量法,测定出 比表面积和孔径分布及孔结构参数,实验结果表明,随着活化条件的改变,所制备的粘胶基ＡＣＦ的比表面积,孔径分布和孔结构参数也明显不同,但是它们都有相对较集中的孔径分布和辊的微孔比率。     

我国高比表面积活性炭研究现状与发展对策

简述了外高比表面积活性炭发展概况，叙述了我国高比表面积活性炭研究现状，并就我国该材料的发展提出了对策。     

KOH二次活化制备富含中孔的PAN—ACF

以水蒸汽活化的聚丙腈基活性炭纤维（PAN－ACF）为原料,研究了KOH二次活化对PAN－ACF纳米孔隙结构发展过程的影响。以氮吸附等温线为基础,根据微孔填充理论,采用αs-plot和DFT等方法研究了二次活化PAN－ACF的纳米微结构。结果表明：在实验考察范围内,经过二次活化后PAN－ACF的比表面积和孔容积增加,尤其中孔容积增加显著,约占总孔容积的50％,活化过程中不出现大孔。     

沥青基高比表面积活性碳的物理及化学结构

本文用ＡＳＡＰ２０００吸附仪测定了吸附性能优异的沥青基高比表面积新型活性碳（ＰＨＡＣ）的ＢＥＴ比表面积、用ＢＪＨ和ＤＲＳ法分析了其孔隙结构参数，用ＸＰＳ测定了ＰＨＡＣ的表面元素组成及含氧官能团，对ＰＨＡＣ的表面形态结构进行了ＳＥＭ和ＴＥＭ观察。研究表明：ＰＨＡＣ具有高度发达且均匀的微孔结构，其表面含有一定量的Ｃ－Ｏ－Ｃ、Ｃ－ＯＨ、Ｃ＝Ｏ、Ｏ＝Ｃ－Ｏ等多种类型的含氧官能团。     

液相聚合相分离技术制备孔径可控的多孔碳的研究

采用液相聚合相分离技术制备了多孔碳,并用压汞仪、BET比表面仪及扫描电镜对多孔碳性能进行表征.研究了制备工艺(热聚合制度和醇的种类)对多孔碳性能的影响.结果表明:热解后的多孔碳为无定形的碳,随着热聚合温度的升高,多孔碳粒子减小,平均孔径也减小,孔隙率增加,当采用40℃(3h)→100℃(24h)热聚合制度时,多孔碳的平均孔径为1.75μm,孔隙率为51.86％;选用不同的醇得到平均孔径在20.00-0.01μm之间变化,BET比表面积为350-400m2·g^-1及孔径分布非常窄的多孔碳.     

氧化钨多孔薄膜的制备及光学性质

多孔结构可以使氧化钨薄膜的气敏、电致变色等性能得到增强,但目前多孔氧化钨薄膜的制备仍存在困难。本文采用W和Al双靶磁控溅射的方法得到了W-Al合金薄膜后,把合金薄膜浸入NaOH溶液中处理,其中的Al被腐蚀同时W被氧化,从而得到了多孔的氧化钨薄膜。利用SEM观察多孔氧化钨薄膜样品的表面形貌,用XPS分析样品中W的价态,用XRD分析样品的晶体结构,用紫外-可见-近红外分光光度计测量样品的光学性质。结果显示:制得的多孔氧化钨薄膜的平均孔径在100nm左右,呈海绵状疏松结构;薄膜中W的价态以+5价为主;薄膜属于非晶相;在可见光区域,多孔氧化钨薄膜具有较高的透过率,而在近红外区域则具有近似平直的透过率曲线。     

镍纳米粉的比表面积和孔结构研究

采用阳极弧放电等离子体方法制备了高纯镍纳米粉,利用X射线衍射(XBD)、透射电子显微镜(TEM)对粉末的形貌、晶体结构、粒度进行了表征。样品的N_2的吸附-脱附等温线采用静态表面吸附仪在液氮温度下(78 K)在气体饱和蒸气压力范围内测试。依据BJH理论模型计算探讨了样品的累积孔表面积、累积孔体积、孔径及其BJH脱附分布等性能。用图解法由等温吸附直线求出单层吸附量,利用BET吸附公式计算出样品的比表面积。结果表明,镍纳米粉的比表面积为14.23 m~2/g,粒径为46 nm。     

3D打印制备多孔结构的研究与应用现状

多孔结构材料具有优异的物理、力学性能,应用领域广泛。目前,已开发出的多孔结构的制备方法种类繁多,然而仅少数可实现批量生产,大多数方法工艺较为复杂,并且在制备过程中难以对多孔结构进行有效控制,以致所得多孔结构仍存在某些性能方面的不足。3D打印技术的发展与应用为多孔结构的制备带来了新的途径,所制备的多孔结构可同时具备宏观孔隙和微观孔隙,其骨架及宏观孔隙可以根据需要进行设计。可用于制备多孔结构的3D打印方法主要有利用激光能量的选择性激光烧结法(SLS)、选择性激光熔化法(SLM)和激光近净成形法(LENS)等方法,利用电子束能量的电子束熔化(EBM)法,喷射粘结剂的三维印刷(3DP)法,材料挤出类中的熔融沉积成形(FDM)法和三维浆丝沉积(3DF)法,以及间接3D打印法。近年来,国内外学者对采用这些方法制备多孔结构开展了一定的研究,以期找到适合具体情况的3D打印方法及相应合理的工艺规范,从而提高制件的性能。采用SLS、SLM和LENS法,通过控制激光扫描轨迹和粉末烧结程度可以获得材料的宏观和微观孔隙。SLS法可制备的多孔结构材料种类较广,SLM和LENS法主要用于制备金属多孔结构。EBM法与SLM法类似,但EBM法需要在真空环境下成形,可用于制备Ti等活泼金属材料。适用于3DP法的粉末材料种类更广,可选用不同的粘结剂和相应的后处理方法,其工艺灵活性大。FDM法一般用于低熔点热塑性材料,通过熔融挤出而堆积成宏观多孔结构。3DF法以粉末浆料的形式挤出成形,适用的材料种类比FDM法广,得到的结构具有宏观和微观孔隙。FDM和3DF法的打印精度和孔隙尺寸受喷嘴打印能力的限制。间接法先利用某种便捷的3D打印方法制备出多孔结构原模,再将该原模经粉末冶金、浇注等方法制得所需的多孔结构材料,这样可以避免3D打印直接制备某些材料的多孔结构在结构特征方面受到的限制。上述这些方法中,由于激光和电子束的能量集中,故SLM和EBM法制备的多孔结构相对于其他方法更精细。3D打印制备多孔结构时孔隙的形成机理可以总结为:制件内打印轨迹未到达的区域形成的宏观设计孔隙、制件骨架内的粘结剂被加热分解或被溶解而去除后形成的孔隙、气体溶解在烧结过程中的熔融金属内形成的孔隙、激光扫描熔迹之间形成的孔隙、粉末颗粒间堆积空隙形成的孔隙。本文对3D打印制备多孔结构的研究与应用现状进行了综述,概述了制备多孔结构的几种主要的3D打印方法,总结了其孔隙的形成机理,介绍了3D打印多孔结构的应用现状,指出了未来需要开展的研究。     

孔径分布对多孔镍孔体积分形维数的影响

用压汞法对用粉末冶金法制备的多孔镍试件进行了测试,得到了多孔镍试件的孔隙率及孔径分布曲线,并以Menger海绵体模型为基础,根据压汞实验数据确定了多孔镍试件的孔体积分形维数,发现多孔镍的孔隙结构具有明显的分形特征,分形维数在2.8～3.0之间.孔径分布范围越宽、平均孔径越大,孔体积分形维数越大.多孔镍的孔体积分形维数在一定程度上反映了多孔镍孔隙结构的均匀性及填充能力.     

鼠李糖脂碳吸附剂的制备及其吸附性能的研究

以蔗糖和硅酸钠分别作为碳、硅凝胶的前驱体, 经溶胶-凝胶反应形成硅凝胶和蔗糖聚合物的混合网络结构, 高温炭化后将二氧化硅刻蚀去除, 制备了一种以中孔径为主的多孔碳材料, 其孔径可以通过反应条件的改变控制在8~25nm范围内, 经过扫描电子显微镜的观察以及低温氮气吸附等温线分析发现, 在蔗糖/硅摩尔比为0.33、溶胶pH值为3、凝胶温度为80℃、炭化温度为850℃时, 所制得的中孔碳BET表面积为597.63 m²/g、孔容及中孔率好, 对鼠李糖脂有良好的吸附性.     

发泡法、三维打印法、熔盐法制备多孔陶瓷

多孔陶瓷由于其广泛的应用前景而成为陶瓷领域的一个研究热点。综述了近年来多孔陶瓷制备研究的最新进展,重点概述了发泡法、三维打印法和熔盐法对多孔陶瓷的孔结构(孔尺寸、孔隙率和孔的连通性)及性能的影响。对所述3种方法制备的多孔陶瓷的孔径和孔隙率进行了对比,对其工艺的优缺点进行了总结,并在此基础上提出了多孔陶瓷制备过程中存在的问题和未来的发展方向。     

橡胶集料对水泥砂浆孔结构的影响

孔结构是影响砂浆或混凝土性能的重要参数。通过压汞法研究了橡胶颗粒对砂浆孔隙率及孔径分布的影响规律,分析了橡胶颗粒对砂浆孔结构的影响机理。结果表明,随橡胶颗粒含量增加,橡胶砂浆最可几孔径增加,总孔隙率增加,其中大孔(D>1000nm)含量增加最为明显,而凝胶孔(D<10nm)含量变化不大。橡胶表面与水的接触角为99.5°,说明其具有憎水性,同时由于橡胶颗粒表面存在着大量凹坑,水在毛细管作用下无法充满橡胶颗粒表面凹坑,导致橡胶颗粒与水泥基体界面处存在大量孔径较大的孔隙。     

多孔高分子微球的制备研究

以苯乙烯、二乙烯苯为单体,引入混合溶剂作为致孔剂,采用悬浮聚合的方法制备了多孔交联聚苯乙烯微球,并通过有机萃取等方法带出致孔剂,形成永久性大孔.分析了搅拌速度、分散剂用量、致孔剂等因素对微球粒径分布和孔比表面积的影响,研究了不同工艺条件下的微球形态.结果表明,转速在180r/min左右,分散剂质量分数在0.15%左右时,可以制得粒径范围为0.2～0.8mm的聚苯乙烯微球,且微球具有良好的粒径分布.采用石蜡/甲苯、石蜡/乙酸乙酯为致孔剂时,可以形成纳米级小孔,且当石蜡/甲苯用量为86%时,孔比表面积可达到33.07m2/g,并随着交联剂用量的增加而增大.     

多孔材料的孔结构表征及其分析

多孔材料的研究已成为当今材料科学研究领域的一大热点,而多孔材料的研究离不开结构表征分析.多孔材料的表征常用X射线小角度衍射法、气体吸附法、电子显微镜观察法等.重点介绍了这些表征方法对多孔材料的孔道有序性、孔形态、比表面积和孔体积及孔径等的表征分析应用,最后简单介绍了孔结构表征的新方法.