用于超级电容器的木质纤维素基碳材料的制备及其性能研究

本研究以KOH为活化剂,采用先预碳化再活化和先活化再碳化的2种不同工艺处理方法,制备了不同结构的木质纤维素基碳材料。前一种方法合成的多孔碳材料缺陷丰富、比表面积高达1737 m²/g。受益于其特殊的构效关系,该多孔碳材料作为超级电容器的电极表现出了优异的电化学性能,在0.5 A/g的电流密度下,其比容量达到194 F/g。     

丝瓜络基活性炭的制备及其吸附性能

以丝瓜络为原料,ZnCl2为活化剂制备了丝瓜络基活性炭(LAC)。利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径测定仪对LAC进行表征,LAC对亚甲基蓝的吸附性能采用分光光度计进行测试。结果表明:LAC具有高的比表面积和丰富的孔结构(孔洞以微孔为主);随着炭化活化温度的升高,比表面积和孔体积增大,微孔比例下降;当炭化活化温度为900℃时,LAC的比表面积高达2 333 m2/g,孔体积为1.658 cm3/g;LAC对亚甲基蓝具有较快的吸附速率,在5 min内达到吸附平衡,吸附率高达99%以上。     

废弃姜杆制备活性炭及其吸附性能研究

以农业废弃物姜杆为原料,KOH作为活化试剂,制备活性炭。研究了碱处理工艺、炭化温度、碱炭比、活化剂种类等因素对活性炭吸附性能的影响。实验结果表明:以KOH作为活化剂制备出的活性炭比表面积较好,较佳的炭化温度为700℃,活化时间为6h,碱∶姜杆比例为4∶1。湿法活化比干法工艺制备的活性炭,吸附性能更好,其比表面积可达151.1500m~2/g。用红外光谱、X射线扫描、BET对活性炭的性能进行了表征。活性炭经过研磨、酸洗水洗之后,再经过硝酸或者醋酸改性,比表面有了很大程度的提高,达到了790.0993 m~2/g。     

高邻位酚醛基纳米活性碳纤维制备及其吸附性能

为提高酚醛基纳米活性碳纤维的吸附性能,首先采用乙酸锌、硫酸双催化合成高邻位酚醛树脂,然后配制酚醛/聚乙烯醇缩丁醛(PVB)混合溶液,采用静电纺丝、固化、炭化和活化工艺制备得到柔性高邻位酚醛基纳米活性碳纤维,借助傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、比表面积及孔径分析仪对其结构和性能进行测试与分析。结果表明:静电纺丝制备的酚醛初生纤维在溶液固化后,酚环对位取代增加,纤维内发生了分子间交联,但PVB有一定的醇解,使酚醛纤维在炭化过程中低温稳定性下降,而高温残碳率升高,炭化后制备得到多孔碳纤维;活化后得到的高邻位酚醛基纳米活性碳纤维比表面积为1 409 m²/g,其对亚甲基蓝及碘的吸附量分别达到837和2 641 mg/g。     

工艺条件对粘胶基活性碳纤维比表面积与收率的影响

以粘胶纤维为原料,用磷酸盐浸渍,水蒸气活化,制备了活性碳纤维,研究了磷酸盐附着率、炭化温度、活化温度与活化时间对粘胶基活性碳纤维的比表面积与得率的影响。结果表明:适宜的磷酸盐附着率、较高的炭化起始温度及较快的升温速度有利于得到较大比表面积和较高得率的活性碳纤维。     

薄层高介孔率废纸脱墨污泥基活性炭的制备及其性能表征

本研究以废纸脱墨污泥(DPS)为原料,采用热水和盐酸酸洗两次脱灰、KOH活化、球磨辅助,制备了具有薄层结构且富含介孔的脱墨污泥基活性炭(DPS-AC)。结果表明,DPS-AC制备的最佳工艺条件为：热水预处理和酸洗处理两次脱灰,KOH溶液浓度6.5 mol/L,固液比1∶2,炭化温度750℃,炭化时间90 min,250 r/min间歇式球磨180 min。在此条件下制备的DPS-AC碘吸附量达657.50 mg/g,亚甲基蓝吸附量达230.69 mg/g,比表面积达595.138 m~2/g,总孔容达0.646 cm3/g,平均孔径4.339 nm,介孔结构发达。     

稻壳真空烧结制备多孔炭材料研究

稻壳是稻米加工业的重要副产物。目前稻壳的深加工利用率低,因此开发以稻壳为原料的高附加值产品成为粮食深加工领域的一个热点问题。以稻壳为原料,经过预炭化后,采用一定浓度的碱溶液浸泡处理,然后真空烧结活化制备出了多孔炭材料。研究了预炭化工艺和活化条件对多孔炭材料的比表面积、孔结构及灰分的影响。结果表明:稻壳在马弗炉中300℃预炭化1h,然后采用10%KOH溶液浸泡24h,再700℃真空烧结1.5h得到的多孔炭产品比表面积达到1600cm2/g以上。     

BPWS基活性炭的制备及其应用研究

以ZnCl2为活化剂制备竹浆生产企业废水处理厂剩余污泥(BPWS)基活性炭,探究其制备工艺和物化特性.结果表明,BPWS基活性炭的最佳制备工艺条件为:ZnCl2浓度40％、固液比1:2.5、炭化温度550℃、炭化时间30 min;制备得到的BPWS基活性炭孔隙结构发达、比表面积大且吸附性能优良,其碘吸附值、BET表面积...     

秦巴稻壳活性炭制备及对染料废水的吸附

研究硫酸活化法制备稻壳活性炭的工艺条件,考察炭化温度、炭化时间,活化时间、活化温度、固液比、活化剂浓度对活性炭吸附能力的影响。稻壳活性炭制备的最佳条件为炭化时间2 h,炭化温度700℃;活化时间60min,活化温度60℃,固液比1︰2(g/mL),活化剂浓度1︰0.5(V(硫酸)︰V(水),mL/mL)。研究活性碳对染料废水的吸附性能,考察pH、温度及时间对吸附能力的影响。稻壳活性炭在pH 7、温度50℃、吸附时间90 min时,对废水中甲基橙的吸附去除率最高,为98.7%;废水中品红的吸附去除率在pH 6、温度60℃、吸附时间120 min时为98.1%。     

玉米芯生物炭质吸附剂的制备

以玉米芯为原料采用KOH物理活化法制备活性炭,并通过实验考察在制备过程中原料的颗粒度大小、炭化温度及时间、碱炭比以及活化温度和时间对所制备活性炭产率的影响。     

钴基分级多孔复合碳材料的制备及其电化学性能

为制备具有高比表面积和分级多孔结构的碳材料来提高其用于电极的电荷存储能力,采用静电纺丝技术将钴金属有机骨架材料(ZIF-67)与聚丙烯腈(PAN)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合制备复合纳米纤维膜,然后对其进行高温炭化处理得到钴基分级多孔复合碳材料,表征了其结构和电化学性能,探究了ZIF-67负载量对复合碳材料结构和性能的影响。结果表明:负载ZIF-67的复合碳材料相对于单一碳材料具有较高的比表面积和丰富的中孔结构,当ZIF-67相对于PMMA的负载量为10%时,复合碳材料比表面积为259.814 m2/g,中孔占比为68.8%,在1 A/g电流密度下的比电容可达151 F/g,是未负载ZIF-67的PAN/PMMA碳材料的3倍,且在2 000次循环后,比电容保持率仍为84.8%。     

蔗渣纤维炭化特性及不同预处理方法的影响研究

以蔗渣纤维为生物质原料,通过热重分析仪和扫描电镜,考察不同升温速率、不同气氛下蔗渣纤维的炭化特性。研究不同预处理方法对蔗渣纤维炭化特性的影响及蔗渣基炭材料的形貌结构。随着升温速率增加,蔗渣纤维在氮气氛下炭化过程的最大失重速率对应的热分解温度明显升高。蔗渣纤维在空气氛下的最大失重速率对应的温度为347℃,低于氮气氛下最大失重速率对应的温度372℃。不同的预处理方法对蔗渣纤维的成分比例影响略有不同,导致炭化过程的热分解温度有所差别。不同的预处理方法得到的蔗渣纤维在炭化后都保持很好的纤维结构,其纤维直径主要取决于炭化前蔗渣纤维的直径。蔗渣纤维制备炭纤维材料完全可行,对预处理方法调控可以制备不同的炭纤维材料。     

炭化温度对酚醛基活性炭纤维吸附性的影响

酚醛纤维经过炭化和氢氧化钾活化两个步骤制得酚醛基活性炭纤维(PACF),通过改变炭化温度,分析不同炭化温度下制得的PACF比表面积和孔道结构分布,并探究孔道结构与CO_2吸附性能之间的关系。结果表明:当炭化温度为700℃时,酚醛基活性炭纤维的比表面积达到最大值1372.26m~2/g,此时总孔容量也达到最大值0.559cm~3/g,CO_2吸附量可以高达120.5855mg/g。     

聚丙烯腈基活性中空碳纳米纤维制备及其性能

为制备具有较高孔隙率的聚丙烯腈(PAN)活性中空碳纳米纤维(AHCNF),以自行制备的PAN为原料,经同轴静电纺丝、预氧化、炭化、活化后制备得到AHCNF,借助X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、比表面积测试仪研究了致孔剂对其形态与孔结构的影响。结果表明:制备的PAN共聚物环化温度较低,环化放热较缓和,有利于预氧化的进行;炭化过程将PAN表面的碳氧单键转化为碳氧双键,而活化过程将碳氧双键进一步转化为酯基;添加致孔剂和未添加致孔剂得到的PAN活性中空碳纳米纤维横截面呈明显的中空结构,纤维壁较为致密;添加致孔剂后,活性中空碳纳米纤维的总比表面积从55.719 m²/g增加到532.639 m²/g,孔容从0.070 cm³/g增加到0.312 cm³/g,介孔平均孔径从3.408 nm增加到4.309 nm,收率从27.14%降低到9.44%。     

静电纺聚丙烯腈/线性酚醛树脂碳纳米纤维电极的制备及其性能

为研究炭化温度对碳纳米纤维电极性能的影响,采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈/线性酚醛树脂(PAN/PF)纳米纤维,然后经不同温度炭化处理得到不同结构与性能的碳纳米纤维,并制备成电极材料.对碳纳米纤维的表面形貌、比表面积、孔结构、石墨化程度和元素含量,以及碳纳米纤维电极的电化学性能进行测试与表征.结果表明:PAN/PF碳纳米...     

木质素基多孔纳米碳纤维在超级电容器电极材料中的应用

以乙酸木质素、聚氧化乙烯、乙酰丙酮铁和聚乙烯吡咯烷酮为原料,通过静电纺丝以及随后的碳化过程制备得到木质素基多孔纳米碳纤维,将其用作超级电容器电极材料。多孔碳电极在0.5A/g的电流密度下的比电容值为67.05F/g,比未添加开孔剂的木质素基碳纤维电极提高了88%。多孔碳电极还具有良好的循环性能,在0.5A/g的电流密度下循环1000次后的保留电容为初始的92%。此外,木质素基多孔纳米碳纤维由于开孔效果比表面积增加,微孔和介孔的增加促进了电解液离子的转移和吸附,增强了材料的电化学性能。制备的木质素基多孔纳米碳纤维表现出来的性能使它们具有作为能源存储的可能性。     

玉米芯多孔碳超疏水棉织物的制备及性能

以废弃玉米芯为原料,经氢氧化钾活化,高温炭化制备玉米芯多孔碳（CPC）。对CPC微观形貌进行表征,研究了不同炭化温度对CPC表面形貌的影响。当炭化温度为600℃时,制备的CPC粉末具有均匀的微观多孔粗糙结构。利用低表面能物质聚二甲基硅氧烷（PDMS）对棉织物整理,制备了超疏水棉织物。对整理织物的表面形貌进行表征,研究了不同质量分数的CPC与PDMS整理后棉织物的超疏水性能。结果表明,当CPC质量分数为0.5%,PDMS质量分数为4%时,整理棉织物水滴接触角达到156.9°,具有较好的超疏水、防污及自清洁性能。     

盐酸水解制备木薯微孔淀粉的研究

利用盐酸水解制备木薯微孔淀粉。研究盐酸浓度、反应时间、反应温度对微孔淀粉吸附性能的影响,并通过扫描电镜（SEM）、比表面积研究（BET）、热失重分析（TGA）等手段研究微孔淀粉的结构。结果表明：盐酸处理木薯淀粉后形成微孔,且木薯微孔淀粉的比表面积远远大于木薯淀粉的比表面积。盐酸水解木薯淀粉的最优化工艺为：4.0%HCl、反应温度45℃、反应时间为8h。     

KOH活化脱墨污泥基活性炭的制备及表征

以造纸厂脱墨污泥和木粉为原料,采用KOH活化法制备脱墨污泥基活性炭(以下简称“污泥基活性炭”),以碘吸附值为指标,探讨了污泥基活性炭的最佳制备条件;采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对污泥基活性炭的结构进行表征。结果表明,污泥基活性炭的最佳制备条件为：木粉添加量20%、炭碱比1∶1、活化温度675℃、活化时间75 min;该条件下所制备的污泥基活性炭的碘吸附值达623.44 mg/g;XRD分析表明,污泥基活性炭不规则化程度小,保存了原有的纤维结构;SEM分析表明,污泥基活性炭总体呈分散的短小棒状结构,孔呈蜂窝状致密分布,微孔比例达80.3%。将污泥基活性炭用于处理造纸厂碱抽提段漂白废水的效果显著,当添加量为4 g/L时,废水CODCr、色度和浊度的去除率分别达到63.6%、93.6%和91.6%。     

氯化钙/膨胀石墨复合吸附剂传质性能研究

为了同时提升复合吸附剂的传热和传质性能,文章以膨胀石墨和蔗糖为原料,磷酸为活化剂,利用炭化造孔法形成具有高传热传质特性的多孔介质,并浸渍氯化钙制备复合吸附剂。利用正交实验法分析了磷酸蔗糖质量比,活化温度,氯化钙溶液质量浓度三因素不同水平对渗透特性的影响。结果表明,实验范围内,当制备工艺为磷酸蔗糖质量比0.9,活化温度600℃,氯化钙溶液浓度20%时,渗透率达到最大值为7.165×10-10m-2。