富含中孔活性炭纤维的制备与应用

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1、北京化工大学硕七学位论文富含中孔活性炭纤维的制备与应用摘要中孔活性炭纤维(MesoporousActivatedCarbonFibers)除具有普通活性炭纤维表面开孔、比表面积高、孔径集中等优点外，因其孔径较大的结构特点具有更高的传质速率，在液相吸附和超级电容器电极领域表现出更好的使用性能。本文通过水蒸气活化法，采用钴盐浸渍、一次活化、二次活化工艺制备活性炭纤维。通过改变活性炭纤维的制备工艺条件调节比表面积和孔径分布；分析了不同工艺条件制备活性炭纤维的电化学性能；研究了不同结构活性炭纤维对亚甲基兰的液相吸附性能和机理。主要工作如

2、下：l、以通用级沥青炭纤维为原料经不同活化工艺制备富含中孔活性炭纤维。对比了浸渍钴盐、一次活化、二次活化对活性炭纤维比表面积和孔结构的影响，分析了二次活化法活化剂用量和活化时间对活性炭纤维结构影响。结果表明，二次活化能明显提高比表面积，增加中孔率，可获得比表面积为2670m2／g，中孔率为61．8％的活性炭纤维。钴盐浸渍对活化过程起到明显的催化作用；但当活化程度过大时，加入钻盐导致活性炭纤维比表面积降低，孔径变小。2、采用分光光度法测试不同结构活性炭纤维对亚甲基兰的吸附性能，绘制了吸附等温线和吸附时间曲线。分别通过Langmui

3、r、Freundlich方程和准一级动力学方程式、准二级动力学方程式对吸附等温线和吸附时间曲线进行了模拟。结果表明，活性炭纤维对亚甲基兰具有良好的吸附性能，北京化工大学硕士学位论文最大吸附量在550mg-g-1以上；吸附等温线符合Langmuir模型，吸附动力学遵循准二级动力学方程式，相关系数I◇0．998。3、通过恒流充放电、循环伏安(cyclicvoltammogram，CV)以及交流阻抗测试表征了活性炭纤维电极电化学性能。结果表明，二次活化活性炭纤维因为具有较高的中孔率，与一次活化活性炭纤维相比，具有更高的比电容，较小的内

4、阻。比表面积为1317m2／g，中孔率为40％的二次活化样品比电容达213F／g，而比表面积1315m2／g，中孔率为26％的一次活化样品比电容仅为106F／g，比电容提高了一倍。关键词：活性炭纤维，中孔，二次活化，超级电容器，电极，亚甲基兰，吸附等温线，动力学Il北京化工大学硕士学位论文THEPREPARATIoNANDAPPLICATIoNoFACTI、厂ATEDCARBoNFIBERWITHABUNDANTMESoPoREABSTRACTMesoporousactivatedcarbonfiberfeatureslarge

5、poresizeandgreatadsorptionspeed，besidesopenporeonsurface，highspecificsurfaceareaandnarrowporesizedistributionasnormalactivatedcarbonfiberdoes．Ithasbetterperformanceonsuper-capacitorelectrodeandadsorptioninaqueoussolution．Inthisstudy,activatedcarbonfiberwaspreparedbys

6、teamactivationwithprocessesofcobaltimmersion，onestepactivation，reactivation．Activatedcarbonfiberswithdifferentspecificsurfaceareasandporesizedistributionswereobtainedbyvaringprocessparameters．ThecapacitanceperformanceoftheresultantACFswasstudied．Adsorptionpropertyand

7、mechanismofmethyleneblueonactivatedcarbonfiberwerealsostudied．Themajorworkisasfollowing：1．Activatedcarbonfiberswerepreparedfromgeneralpitch—basedcarbonfibersbydifferentactivationprocesses．Theeffectofcobaltimmersion，onestepactivationandreactivationonspecificsurfaceare

8、aandporesizeIII北京化工大学硕士学位论文distributionwasinvestigated．EffectsofsteamdosageandactivationtimeonACFsstructurewereanalyzed．Theresultss