《表1 核桃壳活性炭的比表面积和孔结构参数》

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《水热炭化-KOH活化制备核桃壳活性炭电极材料的研究》


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核桃壳水热炭和一系列活性炭的孔结构参数如表1所示。由表1可知,核桃壳水热炭HTC的孔隙较少,比表面积仅为21m2/g,且主要是中孔结构。水热炭经KOH活化后,核桃壳活性炭的孔隙数量显著增加。当碱炭比为1时,核桃壳活性炭HTAC1的比表面积和总孔容分别为800 m2/g、0.362cm3/g,中孔比例为15.5%。随着碱炭比的增大,核桃壳活性炭的比表面积和总孔容逐渐增大,当碱炭比为3时,核桃壳活性炭HTAC3的比表面积和总孔容达到最大值,分别为1 236 m2/g和0.804cm3/g。当碱炭比继续增大至4时,核桃壳活性炭HTAC4的比表面积和总孔容稍有减小,但中孔容则继续增大,中孔比例也从38.3%提升至45.5%。其原因在于,在KOH高温活化水热炭过程中,开孔作用(微孔生成)与扩孔作用(微孔扩大)是同时进行的两个过程[16]。当KOH用量较少时,随着碱炭比的增大,KOH与水热炭中活性点上碳原子的接触越来越充分,使得活化反应越来越剧烈,此时活化剂在活化过程中的开孔作用占主导地位,形成的孔隙数目逐渐增多,活性炭的比表面积及总孔容不断增大。当碱炭比大于3后,继续增大KOH的用量,扩孔作用在活化过程中逐渐占优势,活化体系中过量的KOH会刻蚀微孔骨架上的碳原子,使得部分微孔贯通成中孔或大孔,同时还会导致部分孔隙因过度扩孔而坍塌,降低了活性炭的比表面积和总孔容。