《表2 柚子皮生物质活性炭的孔结构参数Table 2 Pore structure parameters of biomass activated carbons derived from shadd

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《梯级孔生物质活性炭的制备及其电容特性研究》


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图1(b)为柚子皮生物质活性炭的孔径分布曲线。由图1(b)可知,生物质活性炭的孔径主要分布在0.5~5nm之间,其中微孔主要分布在0.5~2nm之间,中孔则主要分布在2~5nm之间,且随着碱炭比的增加,生物质活性炭中2~5nm的中孔孔容显著增加。表2列出了柚子皮生物质活性炭的孔结构参数。从表2中可以看出,与柚子皮炭化料YPTH800相比,生物质活性炭的比表面积和总孔容均大幅提高。当碱炭比为1时,生物质活性炭YPAC1的比表面积和总孔容分别为1 347 m2/g和0.642cm3/g,中孔比例为23.83%。随着碱炭比的逐渐增加,生物质活性炭的比表面积、总孔容和微孔容显著增大,在碱炭比为3时达到最大值,此时生物质活性炭YPAC3的比表面积、总孔容和微孔容分别可达2 269 m2/g、1.283cm3/g和0.720cm3/g。继续增大KOH的用量,当碱炭比为4时,生物质活性炭YPAC4的比表面积及总孔容稍有减小,分别为2 123m2/g和1.270cm3/g,而中孔容则由0.563cm3/g增加为0.621cm3/g,中孔比例由43.88%提高至48.90%。其原因在于,在高温活化生物质活性炭的过程中,开孔作用和扩孔作用同时交互发生。当碱炭比较低时,随着活化剂用量的增大,KOH与生物质炭化料中活性碳原子的接触愈来愈充分,活化反应逐渐加剧,此时开孔作用在活化过程中占主导地位,炭基体中形成的孔隙数量快速增多,生物质活性炭的比表面积和总孔容不断增加,中孔比例逐渐提高。而当碱炭比大于3后,继续增大KOH的用量,扩孔作用在活化过程中逐渐占优,此时活化反应体系中过量的KOH会与孔隙周围的骨架碳原子反应,使得部分微孔贯通变成中孔或大孔[19],生物质活性炭的中孔容和中孔比例提高。此外,过度活化扩孔作用还会导致少量孔隙被破坏,从而使得生物质活性炭的比表面积和总孔容降低。