制备工艺对活性炭中孔分布影响的研究

摘要

活性炭的应用领域随着科技进步逐渐被扩大，大部分传统的活性炭同时具备微孔、中孔和大孔三种孔径，孔径分布极不均一，不能满足行业的要求，为活性炭的应用带来了困扰。本文试图在制备均一活性炭（碳分子筛）方面进行探索研究。
　　以工业化的酚醛树脂为碳源制备孔径均一的活性炭（碳分子筛）样品，采用TG-DTA、FTIR和N2-BET手段进行分析表征，研究了模板剂添加比例、反应温度、反应时间、炭化温度、炭化时间和炭化速率制备工艺对活性炭（碳分子筛）样品的影响。结果表明：酚醛树脂与F127质量比为1:1，反应温度45℃，反应时间6h，炭化温度为800℃，炭化时间为1h，升温速率为1℃/min，所得样品孔径相对均一丰富，BET比表面积716.59m2·g-1，单点总孔容0.55775cm3·g-1，单点吸附微孔体积0.30181cm3·g-1。
　　以蔗糖为碳源，分别采用KOH和NaOH两种活化剂，采用TG-DTA、FTIR、N2-BET和SEM手段进行分析表征，研究了活化剂添加比例、模板剂添加比例、反应温度和反应时间制备工艺对活性炭（碳分子筛）样品的影响。结果表明：蔗糖与 F127质量比为1:1，KOH溶剂浓度为1mol/L，反应温度45℃，搅拌时间16h，800℃炭化条件下制备的活性炭孔径最为发达，所得产品 BET比表面积为2111.03m2·g-1，单点总孔容分别和1.0122cm3·g-1，单点吸附微孔体积0.76298cm3·g-1；蔗糖与F127质量比为1:1，NaOH浓度为0.75mol/L，反应温度45℃，反应时间12h，炭化温度800℃。所得产品BET比表面积2015.10m2·g-1，单点总孔容2.0460cm3·g-1，单点吸附微孔体积0.8268cm3·g-1。并且，改变NaOH活化剂的用量对所制样品的孔径分布具有较大影响，而改变KOH活化剂用量则能够有效的对孔径分布进行微调。

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第1章绪论

1.1 引言

1.2 研究背景

1.3 活性炭的结构和性质

1.4 活性炭的制备

1.5 活性炭的吸附理论

1.6 活性炭的表征方法

1.7 活性炭的应用

1.8 研究内容和意义

第2章实验部分

2.1 实验原料及试剂

2.2 实验仪器

2.3 活性炭的表征方法

第3章酚醛树脂基活性炭的制备

3.1 多孔炭材料的制备过程

3.2 制备多孔炭材料的机理分析

3.3 前驱体聚合物制备工艺条件的考察

3.4 炭化工艺条件的考察

3.5 小 结

第4章蔗糖基活性炭的制备

4.1 制备多孔炭材料的机理分析

4.2 以氢氧化钾为活化剂多孔炭材料的制备过程

4.3 以氢氧化钠为活化剂多孔炭材料的制备过程

4.4 小 结

第5章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表和待发表的学术论文、申请专利

致谢