多孔炭

摘要： 以纯化的酶解木质素为碳源,通N_(2)条件下高温炭化1、2和3 h制备了酶解木质素炭LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)。采用SEM、TEM和氮气吸附/脱附等温线对炭材料进行分析,结果表明:LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)的表面具有微孔、介孔和大孔结构,其比表面积分别为894.75、1376.74和776.47 m^(2)/g,孔容分别为0.41、0.70和0.40 cm^(3)/g。XRD和拉曼光谱分析表明,随着炭化时间的延长,酶解木质素炭的有序性逐渐增强。通过XPS分析表明酶解木质素炭主要含有C、O和少量N元素。采用三电极体系,对LC_(1)、LC_(2)、LC_(3)的电化学性能进行测试,结果表明:LC_(2)的比电容最大,在0.2 A/g电流密度下的比电容为222.2 F/g,在高电流密度20 A/g时LC_(2)的比电容可达到149 F/g。进一步研究了LC_(2)在超级电容器中的实际应用,结果表明:组装的对称超级电容器的单电极比电容最大且电容保持率(70.2%)最高,在1 A/g电流密度下,LC_(2)超级电容器经5000次充放电循环测试,均表现出良好的倍率性能和电化学稳定性,且使用对称LC_(2)超级电容器组成的串联电池可直接点亮LED灯。

摘要： 以木质素为原料,采用管式炉反应器通过一步热解-半活化法获得木质素基多孔炭材料(LPC)。采用氮吸附(BET)、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对多孔炭材料的物化性质进行分析。在900°C的恒定炭化温度下,CO_(2)体积分数为6%、水蒸气体积分数约为20%时,LPC-C_(6)S_(20)表面具有良好的纳米结构,并且总孔容和比表面积分别达到0.77cm^(3)/g和1497.51m^(2)/g,活化气氛促进了多孔炭材料颗粒趋于均匀和微孔、中孔的形成。LPC样品含有—OH、C—H、C=C、C—O、C=O、CO—C、C—N、C=N等丰富的表面官能团。随着活化剂浓度的变化,这些官能团保持相对稳定。因此,通过该方法获得的样品具有良好的纳米结构,具有较大的孔容、比表面积和表面官能团。

摘要： 比电容较低将限制炭电极材料在超级电容器领域的应用。以天然生物质桃胶为碳源,邻苯二胺为二级碳源和氮源,FeCl_(3)为氧化剂和造孔剂,经水热处理以及500°C炭化,制备氮掺杂多孔炭。通过SEM、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱和N_(2)吸-脱附测试等,分析样品的形貌和结构,并对样品进行电化学性能测试。制备的氮掺杂多孔炭具有纤维网状多级孔结构,产率为54.6%,比表面积为459.72 m^(2)/g;以0.5 A/g的电流在-0.4~0.6 V充放电,比电容为612 F/g。采用氮掺杂多孔炭组装的超级电容器,以0.5 A/g的电流在0~1.1 V充放电,比能量高达19.8 W·h/kg。

摘要： 为了探究纤维素纤维制备的多孔炭材料去除水中有机染料的吸附性能并设计合理的吸附体系,以废弃再生纤维素纤维制备的多孔炭为吸附剂,甲基橙染料为吸附质,构建了不同的吸附体系,获得吸附平衡和动力学数据。运用Langmuir和Freundlich吸附等温方程评估材料的吸附平衡,应用准一级和准二级动力学模型对动力学数据进行了模拟,进而基于平衡和动力学模拟结果,采用静态吸附法评估了吸附体系所用的吸附剂用量和最优吸附时间。结果表明:Freundlich吸附等温线方程更适合于评估该多孔炭材料吸附甲基橙的吸附平衡,说明表面吸附不均匀且存在多层吸附;准二级动力学模型能很好地描述该多孔炭吸附甲基橙的所有吸附过程;两级吸附器模型可以在短时间内实现较高的甲基橙去除效率。

摘要： 低成本高效杂原子掺杂多孔炭材料在高性能超级电容器的发展中起着至关重要的作用。酚醛树脂基泡沫保温板含有氮、氧元素,是制备高效多孔炭的“零”成本原料。本工作以废弃酚醛树脂外墙保温板为原料,采用化学活化法制备了用于超级电容器电极材料的多孔炭。结果表明,获得最优电化学性能的工艺条件为:活化剂KOH,碱炭质量比2∶1,活化温度600°C,活化时间2 h。该条件下制备的多孔炭的比表面积为960 m^(2)/g,孔结构以微孔和介孔为主;XRD和Raman表征发现多孔炭石墨化程度较低,主要为无定型碳结构;XPS和FTIR检测到多孔炭含有氮、氧元素。对于多孔炭的电化学性质,以3 mol/L KOH为电解液、电压窗口为-1~0 V、电流密度为0.5 A/g时,三电极系统测试得到质量比电容为315 F/g;在4 A/g的电流密度下,对称超级电容器经过20000圈循环后电容保持和库仑效率仍接近100%。在15 A/g的高电流密度下,对称两电极系统测试能量密度为27.1 Wh·kg^(-1),功率密度为7100 W·kg^(-1)。与其他单纯碳材料相比,废弃酚醛树脂基保温板多孔炭展示出更优异的电化学性能。

摘要： 以石油沥青为原料、九水柠檬酸镁为模板剂、KOH为活化剂,利用SEM、XRD、BET比表面积及孔结构分析、碘吸附能力等多种分析手段,考察了化学活化法、类模板法、类模板耦合化学活化法对制备的多孔炭材料性能的影响。研究表明,类模板法得到的多孔炭的收率最高,以中孔为主,比表面积最大;化学活化法得到的多孔炭收率最低,以微孔为主;类模板耦合化学活化法得到的多孔炭收率居中,以中孔为主,并含有一定比例的微孔。化学活化法的原料与活化剂的混合方式对多孔炭性能有较大的影响,以环己烷湿混法效果最佳。

摘要： 文章以浒苔和磷酸氢二铵为原料,通过炭化和活化制备了氮磷共改性浒苔基多孔炭(EPAP-PC-3)。与未经氮磷共改性处理的浒苔基多孔炭(EP-PC)相比,其在2~6 nm内的中孔结构得到了显著发展,这有利于提高多孔炭有效比表面积和减小离子迁移的阻力;EPAP-PC-3的表面含有适量的含氮和含氧官能团,使其能够保持良好的表面润湿性,而C元素的原子百分比含量和石墨化N的相对强度百分比含量的增加能够增强其导电性,降低电阻;受益于发达的孔隙结构和优异的表面化学性质,在1 A/g的电流密度下,EPAP-PC-3的质量比电容高达311.9 F/g,比EP-PC提高了约29%,而且它具有卓越的倍率性能和长循环性能。

摘要： 以中低温煤焦油沥青为原料,采用KOH活化法,制备了一系列多孔炭材料。利用XRD、Raman、碘吸附值、氮气吸附-脱附和电化学性能测试对不同活化温度下多孔炭材料的结构和电化学性能进行了表征与测试。结果表明,经KOH活化后的多孔炭材料具有石墨微晶和无定形碳共存的结构特征,炭材料表面具有丰富的微孔结构,同时具有较好的电化学性能。当活化温度为750°C时,多孔炭材料PC-750的BET比表面积可达1 207 m^(2)/g,微孔率为86.74%,活化过程中,温度是控制炭材料形成微孔的关键因素。多孔炭材料PC-750在0.5 A/g的电流密度下比电容为281.6 F/g,电流密度增大到10 A/g时,容量保持率可达到78.3%。交流阻抗测试显示,此材料内阻较小,是一种良好的电极材料。

摘要： 针对全球水资源短缺的问题,空气水捕集被认为是潜在的解决方案。吸附法空气水捕集技术具有装置结构简单、能量效率高、适用范围广等优点,受到广泛关注,其关键在于高性能多孔吸附剂的开发。多孔炭材料具有孔结构丰富、制备成本低等优点。但是常见炭材料的表面疏水,对于低浓度水汽吸附效果不显著。基于此,本文采用局部亲水强化的策略,通过在酚醛树脂交联骨架中穿插引入可衍生为极性位点的金属有机框架炭前驱体,制备了具有强亲水性的整体式多孔炭。进一步将其应用于“三明治”式空气水捕集装置,在40%~80%相对湿度环境中,吸附剂的水汽捕集质量分数可达约20%。这一调控策略也为制备整体式亲水炭材料应用于其他领域提供了新思路。

摘要： 类芬顿反应,因其能够克服传统芬顿反应工作pH范围较窄,易产生大量铁泥的局限而受到了大量关注。尽管炭材料在无驱动力时,同过氧化氢的反应活性不佳,多孔炭材料在类芬顿反应中依然得到了广泛应用。在各种研究中,这些多孔炭材料扮演了多种不同角色,诸如吸附剂、金属材料载体、以及过氧化氢选择性电合成的催化剂。本综述中,讨论了近年里多孔材料在上述情况的研究进展。由于成熟的合成工艺,很高的化学及热稳定性以及多样的功能,多孔炭材料已成为一种应用广泛的材料。在类芬顿过程中,更是有助于电子与物质的转移,防止金属泄露,并较大地提升了反应效率。

摘要： 本文采用淀粉为炭源制备了多孔炭材料,采用BET、FTIR和XPS对多孔炭进行了表征.该多孔炭具有大的比表面积和发达的孔隙结构.研究了多孔炭对单质汞的吸附及低温等离子体处理的影响.低温等离子体处理可显著改善多孔炭的表面化学性质,从而增强了多孔炭对汞的吸附能力.FTIR和XPS分析表明,经低温等离子处理后,多孔炭表面C-O官能团的含量明显减少,C=O、O-C=O官能团的含量显著增多,从而促进了汞在多孔炭表面的化学吸附.

摘要： 以低灰分宁夏无烟煤为原料,采用箱式电阻炉直接活化的方法制备多孔炭,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对多孔炭的微观结构和物相组成进行表征;利用红外光谱仪分析其对亚甲基蓝的吸附结果;采用比表面积分析仪检测进一步分析多孔炭孔结构的分布情况.通过5°C/min升温至550°C并保温2hr制备得到的多孔炭由石墨微晶组成,这些微晶作为碳骨架形成多孔炭的微孔结构,粒径在0.2～0.3mm范围内的原煤所制备出的多孔炭具有良好的孔结构,平均孔径约为2.939nm,微孔分布比例达到70.455％,其对亚甲基蓝的吸附值也高达121ml/mg.

摘要： 采用硝酸盐水溶液电化学共沉积的方法将氢氧化镍填充于亚微米-微米结构的多孔炭导电基体中,制备得到添加了钴和锌的多孔炭负载氢氧化镍电极.研究表明添加的钴和锌以Ni1-x-yCoxZny(OH)2固溶体形式存在,添加了Co/Zn的多孔炭负载氢氧化镍电极比表面积及晶体粒径减小,电化学活性及循环稳定性增加;添加了Co/Zn的多孔炭负载氢氧化镍电极,其活性物质比容量和电极比容量分别为271mAh/g和145mAh/g,其电极比容量比烧结式氧化镍电极提高了接近50％,表明多孔炭载氧化镍电极具有较高的实用性.

摘要： 以2130酚醛树脂为碳质前驱体,纳米单质Fe粒子为掺杂剂,通过聚合诱导相分离热解法制备了掺Fe多孔炭单体,主要分析了Fe对前驱体溶液和多孔炭形态的影响.结果表明:纳米Fe粒子使前驱体溶液pH值降低,溶液开始凝胶的时间增长,不同酚醛树脂含量下纳米Fe掺杂多孔炭的微结构及性能具有明显不同.Fe主要化合态存在于FeS和C48H44Fe14.01N15O35.68中.

摘要： 本文采用水热法硼磷改性多孔炭,并对其电化学性能进行研究.通过X射线衍射、红外光谱以及氮气吸脱附来表征处理前后多孔炭的结构和性质;将样品用作电化学电容器电极,通过恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗测试分析其电化学性能.研究结果表明,水热法硼磷改性使多孔炭的微观结构及组成发生了一定变化,比电容等电化学性能有明显的提高.渗硼剂为氧化硼,渗硼量为15 wt％时,比电容达108.10 F/g,相比原始样增长了92％;渗硼剂为硼酸,渗硼量为25 wt％时,比电容达到98.39 F/g,相比原始样增长了83％.

摘要： 环境分析是对环境中污染物进行定性和定量分析的重要学科,是进行污染控制与生态健康效应研究的基础.样品前处理是环境分析中的必要环节,可对含量极微的污染物进行富集,使其从复杂的样品体系中分离出来.固相微萃取(Solid phase microextraction,SPME)作为一项集采样、萃取、浓缩、进样于一体,简单方便、省时省力、不需溶剂的新型绿色环保样品前处理技术,自1990年由加拿大Waterloo大学Pawliszyn教授的工作小组提出以来,备受瞩目.吸附剂是SPME技术的核心,决定了SPME技术的灵敏度和选择性,而商用吸附剂种类有限,其吸附性能有待进一步提升.

摘要： 以无烟煤为前驱体,通过混酸预氧化,在800°C氩气氛围下使用KOH活化制备出无烟煤基多孔炭.通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和场发射扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征,对活化机理进行了探讨.在三电极体系中使用循环伏安、恒流充放电考察了其在碱性介质中的电化学性能.结果表明:无烟煤的活化以KOH与无烟煤的反应为主,也有高温下钾蒸汽进入类石墨片层层间扩大孔径.氧化煤表面引入了新的反应活性点,加剧了烧蚀,最终形成多级孔道结构.电流密度为0.2A/g时,活化后的无烟煤的比电容为99.71 F/g,而经过预氧化处理的无烟煤的比电容提高到112.59 F/g.电流密度为20 A/g时,活化后的无烟煤和氧化无烟煤的比电容保持率仍在50％以上,是良好的超级电容器电极材料.

摘要： 多孔炭具有高比表面积、高电导率、表面化学可控等特点,被认为是一种理想的超级电容器电极材料.为提高多孔炭比表面积利用率,缩短离子扩散路径,以煤液化残渣中的沥青烯为原料,石墨烯为结构导向剂,设计合成多孔纳米炭片.通过扫描电镜证实了所得材料片层厚度为32依3nm.氮吸附结果显示所得多孔纳米炭片的比表面积为448m2·g-1,四探针测试结果显示该材料电导率为450S/m-1.样品质量比电容可达301F·g-1,比表面积比容量为67μF·cm-2,循环15000次容量几乎无衰减.大电流密度30A·g-1下,仍保持163F·g-1的比容量.优异的电化学性能归因于片层中短的离子扩散路径和材料良好的导电性.

摘要： 本报告以提高双电层超级电容器(EDLC)能量密度为目标,结合双电层超级电容器电极材料及器件技术发展,着眼于多孔炭电极的储能机理,讨论了多孔炭的孔结构或纳米空间由2nm逐渐减小到0.4nm的过程中,其双电层储能模型的演变过程,并最终提出了双炭电极"离子插层"电池/电容器体系,将双电层超级电容器能量密度的极限提高到50～80Wh/kg;并提出了超级电容器的电极材料与器件技术发展方向.

摘要： 多孔炭材料由于价格低廉,电化学稳定性好,常被用作电双层电容器的电极材料。本文以聚甲基丙烯酸甲酯/聚丙烯腈(PMMA/PAN)核壳聚合物为前驱体,经炭化、活化制备了具有微孔和介孔分布在大孔框架上的分级孔结构PAN基炭材料.其中,微孔和介孔由活化产生,大孔由PMMA模板产生.所制材料比表面积为1014-2085m2/g,将其用于超级电容器电极材料,电流密度为1A/g时比电容达287F/g,同时,循环充放电1000次仍表现出良好的循环稳定性.

摘要： 本发明涉及废弃生物质资源化利用技术领域，尤其是涉及一种离子液体改性废弃生物质低温热解制备多孔生物炭的方法、多孔生物炭及其应用，以废弃生物炭和离子液体为反应物，采用混掺、共热解、萃取、过滤、冷冻干燥、旋蒸回收等步骤，在较低热解温度下制得表面积大、孔隙率高、同时保留有较多表面官能团的生物炭产品。与现有技术相比，本发明采用废弃生物质作为原料，实现了废物资源化利用；热解温度较低，停留时间较短，减少能耗损失；在保留生物炭表面官能团的同时，提高了比表面积和孔隙率；离子液体在反应结束后可被回收利用，进一步降低制备成本；无需活化处理，便于操作，同时避免对环境的二次污染；产品可用于吸附大气中的CO2。

摘要： 本发明公开了氮氧共掺杂多孔炭及L‑赖氨酸制备多孔炭的方法与应用，将L‑赖氨酸晶体置于惰性气氛中进行炭化，得L‑赖氨酸基炭化样；将L‑赖氨酸基炭化样进行一次酸洗、一次水洗、一次烘干；将烘干后的L‑赖氨酸基炭化样和活化剂置于去离子水中进行浸渍；将浸渍物置于惰性气氛中，先加热至200～400°C进行预活化，再加热至500～1000°C进行活化；将活化后的物料进行二次酸洗、二次水洗、二次烘干。本发明通过简单的自掺杂和化学活化制备的炭质材料具有极高的比表面积、优良的分级多孔结构和均匀适量的N/O掺杂，可形成较多的赝电容，在含水系/凝胶电解质的对称和非对称超级电容器中均表现出卓越的储能性能和循环稳定性。

摘要： 本发明涉及一种多孔炭材料的制备方法，包括以下步骤：(1)混合热塑性聚合物粉末和流动助剂获得粉末原料，3D打印制造部件生坯；(2)将部件生坯置于有保护气氛的热处理炉中，在高温下进行碳化处理，得到多孔炭材料制品。本发明使用3D打印技术烧结热塑性聚合物形成碳前躯体，再进行碳化得到多级多孔结构的多孔炭材料，是一种低成本、通用性、高效的三维多孔炭材料制备方法，制备的多孔炭材料可用于催化剂载体、电池、吸附分离等领域。

摘要： 本发明公开了一种蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式催化剂、蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式吸附剂及其制备方法和应用，所示蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式催化剂由蜂窝陶瓷和多孔炭组成，蜂窝陶瓷为载体，多孔炭为活性组分，通过化学气相聚合法在蜂窝陶瓷表面生成聚吡咯类化合物，然后通过高温碳化活化方法在蜂窝陶瓷表面生成一层氮、磷掺杂的多孔炭，及生成蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式复合材料，该催化剂在室温下有较高的臭氧催化分解活性。蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式吸附剂由蜂窝陶瓷‑多孔炭复合材料载体和有机胺组成，通过浸渍法在蜂窝陶瓷‑多孔炭复合材料载体负载有机胺，即得到蜂窝陶瓷‑多孔炭‑有机胺整体式吸附剂，该吸附剂可表现出良好的二氧化碳吸附性能。

摘要： 一种木棉基中空多孔炭微管或多孔炭微带的制备方法是采用超声将木棉分散在乙醇和亚氯酸钠溶液组成的混合溶液中浸泡，或分散在氢氧化钠溶液中浸泡，过滤、真空干燥，得到管状木棉或带状木棉，再浸渍在磷酸氢二胺溶液中，干燥、预氧化、炭化、洗涤、真空干燥，得到固化管状木棉或固化带状木棉，固化管状木棉或固化带状木棉与磷酸在超声分散在去离子水中浸渍，干燥，活化得木棉基中空多孔炭微管或多孔炭微带。本发明具有高倍率性能、高比功率的优点。

摘要： 本发明公开了一种蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式催化剂、蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式吸附剂及其制备方法和应用，所示蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式催化剂由蜂窝陶瓷和多孔炭组成，蜂窝陶瓷为载体，多孔炭为活性组分，通过化学气相聚合法在蜂窝陶瓷表面生成聚吡咯类化合物，然后通过高温碳化活化方法在蜂窝陶瓷表面生成一层氮、磷掺杂的多孔炭，及生成蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式复合材料，该催化剂在室温下有较高的臭氧催化分解活性。蜂窝陶瓷‑多孔炭整体式吸附剂由蜂窝陶瓷‑多孔炭复合材料载体和有机胺组成，通过浸渍法在蜂窝陶瓷‑多孔炭复合材料载体负载有机胺，即得到蜂窝陶瓷‑多孔炭‑有机胺整体式吸附剂，该吸附剂可表现出良好的二氧化碳吸附性能。

摘要： 本发明涉及氮掺杂多孔炭材料的制备方法、氮掺杂多孔炭材料、电催化剂和锂离子电池用电极材料。所述制备方法包括如下步骤：(1)准备如下原料：具有微介孔特性的多孔炭，三聚氰胺，可溶性亚硝酸盐和浓盐酸；(2)将以上原料溶于水中并持续搅拌以进行反应，得到反应产物；(3)将所述反应产物过滤，然后分别用乙酸和水进行洗涤并过滤，接着将所述反应产物烘干，得到烘干物；(4)在惰性气氛保护下，将所述烘干物升温并进行煅烧，得到所述氮掺杂多孔炭材料。本发明的制备方法工艺简单、安全性高、产率高。所得的氮掺杂多孔炭材料可提供较高的氧气还原反应催化活性。

摘要： 本发明公开了氮氧共掺杂多孔炭及L‑赖氨酸制备多孔炭的方法与应用，将L‑赖氨酸晶体置于惰性气氛中进行炭化，得L‑赖氨酸基炭化样；将L‑赖氨酸基炭化样进行一次酸洗、一次水洗、一次烘干；将烘干后的L‑赖氨酸基炭化样和活化剂置于去离子水中进行浸渍；将浸渍物置于惰性气氛中，先加热至200～400°C进行预活化，再加热至500～1000°C进行活化；将活化后的物料进行二次酸洗、二次水洗、二次烘干。本发明通过简单的自掺杂和化学活化制备的炭质材料具有极高的比表面积、优良的分级多孔结构和均匀适量的N/O掺杂，可形成较多的赝电容，在含水系/凝胶电解质的对称和非对称超级电容器中均表现出卓越的储能性能和循环稳定性。

摘要： 一种木棉基中空多孔炭微管或多孔炭微带的制备方法是采用超声将木棉分散在乙醇和亚氯酸钠溶液组成的混合溶液中浸泡，或分散在氢氧化钠溶液中浸泡，过滤、真空干燥，得到管状木棉或带状木棉，再浸渍在磷酸氢二胺溶液中，干燥、预氧化、炭化、洗涤、真空干燥，得到固化管状木棉或固化带状木棉，固化管状木棉或固化带状木棉与磷酸在超声分散在去离子水中浸渍，干燥，活化得木棉基中空多孔炭微管或多孔炭微带。本发明具有高倍率性能、高比功率的优点。

摘要： 本发明涉及一种多孔炭材料的制备方法，包括以下步骤：(1)混合热塑性聚合物粉末和流动助剂获得粉末原料，3D打印制造部件生坯；(2)将部件生坯置于有保护气氛的热处理炉中，在高温下进行碳化处理，得到多孔炭材料制品。本发明使用3D打印技术烧结热塑性聚合物形成碳前躯体，再进行碳化得到多级多孔结构的多孔炭材料，是一种低成本、通用性、高效的三维多孔炭材料制备方法，制备的多孔炭材料可用于催化剂载体、电池、吸附分离等领域。