汉麻秆基活性炭的制备及表征

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1、摘篮汉麻秆基活性炭的制备及表征摘要‘‘活性炭是优良的吸附材料，应用广泛。近年来，对活性炭研究的热点之一是利用廉价的废弃农作物原料和简单的工艺来制备孔径可控的高比表面积活性炭。汉麻是工业用大麻，本文以汉麻秆为原料，分别采用物理活化法、化学活化法和化学一物理分步连续活化法，改变活化和炭化条件制备出了孔道结构不同的汉麻秆活性炭，并采用SEM、N2吸附．脱附等温线、XPS、FTIR、TG／DTA等表征手段，对汉麻秆活性炭的微观骨架形貌、表面织构特征、表面化学状态以及汉麻秆的热解历程进行了研究，并讨论了汉

2、麻秆和毛竹的抗压强度以及炭化产物的收缩率、电阻率和表面织构的{刍B乏E升。结果表明，汉麻秆炭化后的产物汉麻秆活性炭的微观形貌呈现多孔性的骨架结构，其中的孔道按孔径大小大致可分为两类，孔道为直通型且相互平行，孔道与孔道之间由孔壁隔断，在孔道壁上还含有丰富的微孔。与毛竹相比，汉麻秆结构中不具有竹节结构，因而其抗压强度远低于毛竹的卜’抗压强度，其炭化产物的收缩率也高于竹炭的，汉麻秆中的木质素含量低于毛竹中的木质素含量，磷酸活化后所得到的汉麻秆活性炭孔道结构发展更充分。水蒸气活化法所制备汉麻秆活性炭的比

3、表面积和产率均较低，温度高于600℃后，活化反应加剧，700℃活化2h所得汉麻秆活性炭的比表面积最大，为830．59m2／g，但其产率和微孔率分别仅为3．21％和16％。磷酸和T氯化锌活化均能同时显著提高汉麻秆活性炭的比表面积和产率，控制一定的活化剂浓度和炭化温度，可以制备出比表面积分别为1388．4m2／g和1691．5m2／g、微孔率分别达74％和92％的汉麻秆活性炭。以磷酸为活化剂时，磷酸浓度和炭化温度对汉麻秆活性炭的比表面积、产率及孔道结构具有重要影响，而预处理时间和炭化时间对比表面积和

4、产率的影响则很小。磷酸浓度较低时，可制备出微孔率高于70％的汉麻秆活性炭，并且，随着温度的升高，中孔数量增多。采用化学一物理分步连续活化法能够进一步提高汉麻秆活性炭的比表面积，但产率却明显降低，其中磷酸一水蒸气活化的汉麻秆活性炭的比表面积主要由微孔贡献，而氯化锌一水蒸气活化的汉麻秆活性炭以中孔为主。汉麻秆活性炭对碘及亚甲基蓝的吸附值随比表面积的增大而增加。磷酸和氯化锌的存在促进了纤维素、半纤维素和木质素的分解，使热解过程向着低温发展，200℃时基本分解完全。以磷酸为活化剂，300℃时汉麻秆活性炭

5、芳构化开始，400。C芳构化完成，400℃以上时出现了含磷官能团，汉麻秆活性炭的表面化学状态呈酸性。关键词：汉麻秆活性炭，骨架结构，孔道结构，化学状态，炭化历程lI二J，一t．1●√摘要THESYNTHESISANDANA“SISOFHEMPSTEM．BASEDACTIVATEDCARBONSABSTRACTActivatedcarbonisaneffectiveadsorbentforseveralapplications．Oneofthehotspotnowadaysistosynthesi

6、zeactivatedcarbonswithhighspecificsurfaceareaandadjustableporesize，usingcheapagriculturalwasteasthecarbonaceousmaterialsandviasimplepreparingprocess．Inthisstudy，hempstemisusedasrawmaterialtosynthesizevariousporousstructuralhempstem-basedactivatedcarb

7、ons，viachemical，physicalandtwostepchemical。physicalactivationprocesses．Theoptimizedpreparingparametersweredecidedonthebasisofspecificsurfacearea@BET)andyieldoftheresultantproducts．Theskeletalmicrostructure，textilecharacteristics，surfacechemicalproper

8、tiesandpyrolysiscoursewerecharacterizedbySEM，N2adsorption-desorptionisotherm，XPS，FTIRandTG／DTAtechniques．Besides，theinfluenceofskeletalstructureonthecompressivestrength，shrinkageratio，electricalresistivityandtextileofthecarbonizedproductswasdiscussed