双电层电容器用新型无灰煤(HyperCoal)基活性炭的制备

以无灰煤(HyperCoal)为原料,KOH和CaCO3为活化剂制备了煤基活性炭,采用低温N2吸附法表征了活性炭的比表面积和孔结构,测定了活性炭用作双电层电容器(EDLC)电极材料的电化学性能。考察了炭化温度、活化温度、活化时间和活化剂对活性炭电容特性的影响。研究结果表明,比表面积和比电容随着炭化温度的升高而降低,活化温度过高或活化时间太长对比电容有不利影响。此外,CaCO3影响活化过程中孔的开发,显著降低所制备活性炭的比表面积和比电容。在炭化温度为500℃、活化温度为800℃、KOH与焦的质量比为4∶1和活化时间2 h下所得活性炭的比表面积和总孔容分别达到2 540 m2/g和1.65 cm3/g,该活性炭电极在0.5 mol/L TEABF4/PC电解液中的比电容达到最大值46.0 F/g。     

流化床半焦等温热重CO2气化动力学研究

采用等温热重法对４００－９００℃温度下流化床制得的神木煤半焦进行了ＣＯ２气化动力学研究。结果显示，排除反应初始阶段脱挥发分的影响后，不同制焦温度下的半焦的气化反应活性基本相同，这是由于所用热重实验条件下半焦脱挥发分后得到的焦具有相近的孔结构及活性点浓度造成的。实验得到了流化床半焦在９５０－１０５０℃范围内的气化动力学参数。     

干气制乙苯结炭沸石催化剂烧炭再生研究

以苯和炼厂干气中的乙烯合成乙苯结炭催化剂为研究对象，对结炭催化剂上积炭的性质及不同温度下的烧炭情况进行了研究，考察了再生前后催化剂的酸性、活性、晶相、比表面及孔结构等性能的变化。结果表明，催化剂孔的内表面积炭占据了酸性中心，致使催化剂活性降低；在烧炭时温度大于300 ℃才开始烧炭，最佳烧炭温度应控制在500℃～550℃，600 ℃可将炭完全烧净。程序升温脱附（TPD）实验表明，550 ℃实验室烧炭后催化剂酸种类及其比例可完全恢复，酸量可恢复到95%。晶相、孔结构基本未变，催化剂的活性得到良好恢复。     

用LA催化预处理粘胶纤维的炭化活化过程研究

粘胶纤维毡由化学药品ＬＡ催化预处理，然后经高温８２０～８５０℃下水蒸汽活化来制备粘胶活性炭纤维，其孔结构受热解炭化和活化过程的影响。本文研究了不同升温速率、不同温度下通入水蒸汽以及不同空速对活化结果的影响；同时考察了粘胶炭纤维与水蒸汽反应的动力学以及粘胶活性炭纤维的吸附性能。     

炭化对沥青基活性炭纤维的结构和超级电容器性能影响

以450℃低温炭化的各向异性中间相沥青基炭纤维为原料,先通过KOH化学活化方法制备出活性炭纤维(ACFs),再对ACFs进行炭化改性,以提高ACFs的导电率,系统地研究了炭化温度对ACFs微观形貌、结晶度、孔结构和超级电容器性能的影响。结果显示:经过1 200℃炭化处理的ACFs(ACFs~(-1)200)电极具有优异的电化学性能,在0.1 A·g~(-1)电流密度下比容量高达204 F·g~(-1),1 000次循环后电容保持率达到97.0%;且电流增至20 A·g~(-1)时依然具有高比容量(149 F·g~(-1)),表明ACFs~(-1)200电极相比于未炭化的ACFs,其导电率、大电流密度下的比容量、循环保持率均显著提高。     

炭化程度对核桃壳焦孔隙结构和燃烧特性的影响

利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了炭化程度对核桃壳焦孔隙及微晶结构的影响,并使用热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)对核桃壳焦及其原料的燃烧特性进行了分析。结果表明,合适的炭化程度(焦炭挥发分含量为6%-15%)使焦炭内乱层石墨变得无序,碳质微晶结构中缺陷增多,导致焦炭内孔隙结构相对发达;热解温度为500℃时,核桃壳焦的比表面积最大,为374.60 m~2/g;热解温度为600℃时,核桃壳焦的燃烧特性最优,其燃烧特性指数为7.16×10~6;合适的炭化程度可使焦炭内的挥发分含量减少,从而使得核桃壳焦的高位热值升高,且由于相对发达的孔隙使焦炭在燃烧时与空气的接触面积增大,导致焦炭的燃烧速率加快。     

高温下制焦温度对煤焦气化活性的影响

研究了高温下扎莱诺尔、后布连、东胜、西山和沈阳五种煤焦的碳转化率和气化速率与制焦温度的关系，并考察了气化温度对不同制焦温度下所制得扎莱诺尔煤焦气化活性的影响。实验表明：制焦温度对煤的气化活性的影响不尽相同，在较低的制焦温度1000℃下，五种煤焦表现出很大的气化速率和碳转化率的差距，但随制焦温度的提高煤焦的气化活性下降，制焦温度在1200℃时，四种煤焦的气化速率逐步接近，当制焦温度达到1400℃时，除沈阳煤外，四种煤焦的气化反应速率与碳转化率分别趋于相同。从五种煤以及不同制焦温度下所制得相应焦的SEM分析发现，当制焦温度超过相应煤灰分的软化温度时，制焦温度将直接影响焦中矿物质的分散程度及聚集状态。随着温度的提高，矿物质颗粒也开始从初始的随机分散分布发展到团聚，温度越高，聚集态的矿物质颗粒尺寸越大，其催化作用也越弱。在高温下灰份的熔融是制焦温度影响煤焦气化速率的最重要原因之一。     

煤基氮掺杂介孔炭的制备及其室温催化氧化脱除H2S性能

采用纳米二氧化硅模板辅助的共炭化方法,以煤转化副产物煤焦油的蒽油馏分为碳源、三聚氰胺为氮源,制备出高氮元素掺杂、发达介孔结构的氮掺杂介孔炭（NMCs）。结合元素分析、扫描/透射电镜观察、低温氮气吸附-脱附及X射线光电子能谱测试分析,对比考察了不同合成条件对所得样品的组成、结构及其室温催化脱硫性能的影响。结果表明,控制合适的模板剂用量、碳/氮源比例和炭化温度（700℃）,所制备的样品具有适宜的氮元素掺杂量及丰富的吡啶/吡咯氮构型、较大比表面积、介孔孔径和孔容,在室温下对H₂S的氧化脱除显示出高效催化性能。     

焙烧温度对镧改性HZSM-5表面性质及乙醇脱水制乙烯反应性能的影响

采用浸渍法将稀土金属La负载在HZSM-5分子筛上,考察了在450~600℃范围内焙烧温度对La改性HZSM-5(La/HZSM-5)表面性质及催化乙醇脱水制乙烯性能的影响。X射线衍射和N2吸附-脱附分析分别表明焙烧温度对La/HZSM-5的晶体结构和孔结构影响不大,而NH3程序升温脱附测试则表明随着焙烧温度的升高La/HZSM-5的表面酸量和酸强度均有明显下降的趋势,相应的催化性能测试表明催化剂的活性和寿命也随之下降,这可归结于不同焙烧温度下La物种形态差异的结果。以450℃下焙烧制备的3%La/HZSM-5为优选催化剂,在最佳的反应条件下,其单程使用寿命可达108天。     

催化油浆预加氢及中间馏分与高沸点馏分共炭化实验研究

采用缓和预加氢对某催化油浆(SO)进行稳定化处理，通过多种分析表征对加氢前后SO的结构组成、热稳定性、蒸馏收率和于蒸馏过程中的生焦行为进行研究，并对加氢后SO(HSO)中间馏分(350-500℃)和高沸点馏分(500-550℃)的炭化性能以及两者的共炭化性能进行考察。结果表明，HSO的环烷烃和氢化芳烃含量增多，而不稳定组分烯烃含量显著降低，由2.71%降低为0.97%。由此，HSO的热稳定性显著增强，并且其中间馏分和高沸点馏分的蒸馏收率较SO分别提高了25.8%和23.1%。更为重要的是，HSO蒸馏过程中无明显生焦现象。炭化实验结果表明，HSO中间馏分所得焦炭的光学纹理结构最优，为广域流线型，CTE值最低，为2.25×10^-6℃^-1。HSO高沸点馏分炭化性能相对较差，而与中间馏分共炭化可以显著改善其炭化性能。当高沸点馏分与中间馏分调配质量比例不高于2∶1时，组合馏分所得焦炭为广域流线型结构，CTE值低于2.30×10^-6℃^-1。     

KOH活化废弃麻制备活性炭及其结构表征

以日常生活中废弃麻纺品为原料, KOH为活化剂, 采用炭化和活化两步法制备麻质活性炭(LAC). 采用比表面积测定仪在77 K下测定其N2吸附-脱附等温线, 通过Langmuir方程、BET方程和BJH法计算其比表面积、孔体积和孔径分布. 结果表明, 麻质活性炭的BET比表面积为1387.473 m2/g, Langmuir比表面积为1790.573 m2/g, 吸附累积总孔容达0.415 cm3/g; 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪以及红外光谱仪对麻质活性炭的结构进行了表征, 分析其表面形貌、微观结构及表面化学官能团.     

煤气部分返回炼焦过程焦炭脱硫

将半焦中的硫区分为无机硫和有机硫，在不同气氛和温度下进行脱硫实验；计算煤气返回对焦炉温度的影响和模拟炼焦过程返回煤气在炭化室的分布。结果表明：增加氢气浓度对有机硫和无机硫的脱除都有利，但是温度升高并不总是有利于脱硫；氢气脱硫效果要好于甲烷和一氧化碳；指出了炼焦后期在焦炉煤气返回之前预热煤气可以减少对炉温的影响，但是煤气的预热温度不能太高，否则甲烷裂解容易堵塞管道；煤气的最佳返回时机是在焦炭中孔隙分布较为均匀之时。     

钨、钼、镍含量的改变对体相催化剂物化性质、加氢活性影响

制备不同活性金属原子比的体相催化剂,通过BET、XRD、SEM、TEM、强度测定、堆积密度测定及小型活性评价手段,考察了活性金属钨、钼、镍含量的变化对体相催化剂物化性质和活性的影响。结果表明,保持W/Mo原子比不变,随着(W+Mo)/Ni的原子比减小,孔体积、比表面积、孔径增大,超深度加氢脱硫活性增强,在精制油硫含量小于10μg/g,反应温度降低8℃。在(W+Mo)/Ni的原子比不变的条件下,W/Mo的原子比在0.28-1.85,随着原子比增大,孔体积、比表面积、超深度加氢脱硫活性没有明显变化。     

煤制活性焦性质对其脱除烟道气中二氧化硫性能的影响

讨论了四种煤制活性焦的性质对其脱除烟道气中SO2性能的影响,活性焦的表面碱性与微孔面积决定了其对烟道气中SO2的吸附与氧化。生成的硫酸主要贮存在活性焦的微孔内。活性焦内的硫酸在脱附温度为300℃时达到最大脱附速率。     

含氮中孔碳材料的制备及其双氧水分解活性

以三聚氰胺和甲醛作为碳源和氮源,合成三聚氰胺甲醛树脂前驱体(2);采用模板法,以CaCl_2为模板剂,2经高温碳化处理制备孔结构发达的含氮中孔碳材料(NMC),其结构经N_2吸附/脱附、扫描电镜(SEM),X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)表征。不同炭化温度(700℃,800℃,900℃)下所合成的NMC表面氮含量为3.85~10.80at%,比表面积为570~870m~2·g~(-1),中孔孔径为4nm和10nm。以H_2O_2分解反应作为探针反应,考察了NMC的催化活性。结果表明:NMC的催化活性随着碳化温度的升高而增大,碳化温度为900℃的NMC分解H_2O_2的升温速率为6.92℃·min~(-1),循环套用5次后,活性基本维持不变。     

Fabrication and Characterization of Diatomite-supported Activated Carbon Functional Ceramic

Using porous diatomite ceramic as carrier and phenolic resin as carbon precursor, the activated carbon functional ceramic with the activated carbon fixed into porous ceramic was prepared by the impregnation load phenolic resin, carbonization and activation isolated air. The influences of impregnation, curing, carbonization, activation etc. on the material property were discussed. The iodine value, SEM, elemental analyzer, BET and spectrum analysis chart were used to characterize the microstructures and performance of material at different conditions. The results showed that the excellent comprehensive property of activated carbon functional ceramic was gained when it adsorbed phenolic resin in 4 h under vacuum condition at curing temperature of 150 ℃ for 0.5 h and carbonization temperature of 600 ℃ for 1.0 h, and then put into 25wt% KOH for 4.0 h at activation temperature of 700 ℃ for 1.5 h. The iodine value is 176.9 mg/g, the specific surface area can reach 86.3 m2/g and the yield of carbonization is 50.48%.     

甲烷催化燃烧中制备参数对NiO/CuO-ZrO2催化剂高温反应性能的影响

采用溶胶凝胶－超临界干燥的方法制备了NiO/CuO-ZrO2催化剂，分别考察了焙烧温度、活性组分含量对催化剂甲烷燃烧性能的影响，并利用XRD、物理吸附等手段考察了两个参数对催化剂性能影响的本质原因，发现NiO/CuO-ZrO2催化剂具有较高的催化活性，较好的高温（1 000 ℃）反应稳定性，焙烧温度对催化剂的影响很大，500 ℃是合适的焙烧温度，通过试验发现活性组分NiO为5 mol％时催化剂适于在相对较低的温度下使用，而NiO为15 mol％时，催化剂具有较好的高温稳定性。     

介孔炭的直接制备及其电化学性能研究

以柠檬酸镁为原料,采用直接碳化法制备介孔炭电极材料。N2吸附测试表明,所制备多孔炭的比表面积达2 000 m2·g-1左右,介孔孔容和平均孔径随着炭化温度的升高而增加,当炭化温度大于800℃时,能够制备出以介孔结构为主的多孔炭材料。电化学测试表明,MgC-800和MgC-900具有优异的电化学电容特性。与硬模板法制备的OMC相比,MgC-800和MgC-900在实验电流密度范围内具有更大的比电容值,这应当归功于它们巨大的比表面积以及有利于电解质离子扩散的介孔结构。     

Direct preparation of nanoporous carbon by nanocasting

Nanoporous carbon with narrow pore size distribution was prepared via a nanocasting technique by direct carbonization of cyclodextrin-silica organic-inorganic hybrid composite. The obtained carbon exhibited very high BET surface area and high pore volume.