活性碳纖維的制備及其應(yīng)用.pdf

1、活性碳纖維(Activated Carbon Fibers，ACFs)以其微小的孔徑尺寸、狹窄的孔徑分布、大的比表面積和表面含氧、氮或其它官能團(tuán)等優(yōu)異的性能在污水處理、水深度凈化、有機(jī)溶劑回收、氣體凈化、大容量雙層電容器和燃料電池等方面得到了廣泛的研究，被認(rèn)為是新世紀(jì)最有發(fā)展前景的吸附功能材料。本文利用水蒸氣鈷鹽催化活化制備活性碳纖維，通過改變活性碳纖維的制備工藝條件控制其孔徑分布，分析了不同工藝條件對活性碳纖維電極電容器的性能影響；建

2、立了活性碳纖維對甲苯動態(tài)吸附的測試方法，研究了不同孔徑分布的活性碳纖維對甲苯的動態(tài)吸附性能以及脫附再生性能。主要工作如下： 1、以通用級瀝青碳纖維為原料經(jīng)催化活化制備不同孔徑分布的活性碳纖維。對比了未浸漬鈷鹽活化、浸漬鈷鹽活化并用稀酸清洗前后活性碳纖維的表面形態(tài)和孔結(jié)構(gòu)及其孔徑分布，分析了活化劑用量和活化時(shí)間對孔結(jié)構(gòu)及其孔徑分布的影響。研究結(jié)果表明，與未浸漬鈷鹽活化工藝相比，浸漬鈷鹽活化使得活性碳纖維表面大孔和中孔結(jié)構(gòu)明顯增加；

3、經(jīng)稀酸清洗后，表面孔隙結(jié)構(gòu)更加豐富；改變活化劑用量可以控制孔徑分布；延長活化時(shí)間在一定程度上可以提高比表面積，孔徑分布保持不變。 2、采用直流循環(huán)充放電、循環(huán)伏安(cyclic voltammogram，CV)以及交流阻抗表征了活性碳纖維電極電化學(xué)性能。組裝成硬幣式兩電極模擬電容器測試其循環(huán)性能和漏電性能。電極性能的測試結(jié)果表明，浸漬鈷鹽活化并用稀酸清洗所得活性碳纖維電極的比電容高達(dá)197F·g<'-1>，較未浸漬鈷鹽活化樣品提

4、高50％。在1500mA·g<'-1>的條件下充放電，其比電容為163F·g<'-1>；經(jīng)2000次循環(huán)后電容量提高了23％。 3、采用連續(xù)進(jìn)樣氣相色譜法測定活性碳纖維對甲苯的動態(tài)吸附。研究了相同條件下不同比表面積活性碳纖維開始穿透時(shí)間、飽和吸附量與比表面積之間的關(guān)系，并與間歇進(jìn)樣氣相色譜法進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明，活性碳纖維對甲苯的吸附量與其比表面積之間有很好的相關(guān)性。開始穿透時(shí)間和活性碳纖維比表面積之間也存在相關(guān)性，在一定

5、程度上可作為表征活性碳纖維比表面積差異的指標(biāo)之一。與間歇進(jìn)樣氣相色譜法相比，連續(xù)進(jìn)樣氣相色譜法操作簡單，可高效、快速測定活性碳纖維的穿透曲線，而且更能精確的描述穿透曲線。 4、研究了不同孔徑分布的活性碳纖維動態(tài)吸附甲苯的性能和活性碳纖維對不同濃度甲苯的吸附性能，分析了活性碳纖維孔徑分布開始穿透時(shí)間和動態(tài)吸附量的影響。研究結(jié)果表明，甲苯分壓很低時(shí)，活性碳纖維對甲苯動態(tài)吸附量可以達(dá)到最大吸附量的80％以上；活性碳纖維對甲苯的動態(tài)吸附