模板法制备多孔炭论文

1、原料预处理。活性炭原料的预处理包括脱灰和预氧化。活性炭生产原料为木质、煤质等天然产物，均含有一定量的杂质，如Si、Al、Ca、Mg等元素，这些成分在活性炭制备过程中有极敏感的阻止微孔形成的作用通过对原料脱灰预处理，能显著提高活性炭性能。原料预氧化处理一般有干和湿两种方法干法为在一定加热条件下，用空气、氧气等气体作为氧化剂，湿法则常用硝酸、硫酸等作氧化剂。研究表明，氧化预处理可获得煤质活性炭比表面积3 000m2/g,碘吸附值1 500mg/g,亚甲基蓝吸附值300 mg/g,苯酚吸附值250 m g/g的性能，对于木质活性炭的亚甲基蓝吸附值可达到760 mg/g。 2、使用催化活化剂。当利用物理活化法制备超级活性炭时，添加催化剂进行催化活化可成倍提高反应速率，降低活化温度，并且孔径分布集中。例如，国内专利以采用钙催化物理活化法，C-H2O反应活化能从185 kJ/mol降低到164～169 kJ/mol，孔径集中于5～10 nm。日本专利采用过渡金属元素作催化剂，不仅减少了反应时间，而且获得比表面积达到2 500～3 000m2/g的超级活性炭，有代表性的过渡金属化合物有Fe2 (NO3)3、Fe(OH)3、FePO4、FeBr3、Fe2O3等。但过快的反应速度可能会使微孔壁面被烧穿，破坏微孔结构。 3、使用模板。在无机物模板内很小空间(纳米级)中引入有机聚合物并使其炭化，然后用强酸将模板溶掉后即可制得与无机物模板的空间结构相似的多孔炭材料，该方法可制得孔径分布窄、选择吸附性高的中孔活性炭。美国、日本有利用硅凝胶微粒(75～147μm,比表面积470m2,孔径 nm)作为模板,制成比表面积1 100～2 000m2/g,孔径为1～10 nm,并集中在2 nm的窄孔径分布的活性炭材料。利用模板法制备活性炭的优点是可以通过改变模板的方法控制活性炭的孔分布，但该方法的缺点是制备工艺复杂需用酸去掉模板，使成本提高。