纤维素在炭化和活化过程中的结构变化

• 作者: 周花蕾 孙长艳 常志东 朱琼琼 李文军
• 来源期刊: 北京科技大学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 纤维素 炭化 活化 微晶 比表面积
• 年，卷（期）: 2014,（11）
• 所属期刊栏目: 冶金与材料
• 页码范围: 1545-1551
• 页数: 7页
• 分类号: TQ424.1
• 字数: 4141字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13374/j.issn1001-053x.2014.11.018

摘要

以纤维素为原料,通过在氮气氛下炭化和水蒸气活化得到纤维素基炭。采用热分析、傅里叶红外光谱、X 射线衍射及低温 N2吸附测试手段研究了纤维素的炭化和活化过程以及过程中炭微晶结构和比表面积的变化。纤维素分子结构中的C—OH、C—O—C、C—H 等基团在280~380℃之间大量分解,380℃后少量裂解产生的小分子碎片或基团持续分解,同时碳元素发生结构重排,形成石墨微晶。炭化温度是影响纤维素基活性炭微晶结构及孔结构的关键因素,随炭化温度的升高,石墨微晶尺寸变大,孔结构得到发育,但活性炭的比表面积则呈先增加后下降趋势,当炭化温度为600℃时所得活性炭比表面积最大；炭化时间对炭微晶结构及比表面积的影响不显著；随着活化时间的延长,先是炭结构中的非微晶碳被氧化,比表面积及总孔容积变大,然后微晶碳被氧化,微晶结构被破坏,炭中部分微孔变成中孔或大孔,导致比表面积及总孔容积变小,当微晶间的非微晶碳被充分氧化而又不破坏原微晶结构时得到的炭孔隙最丰富。