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相似文献
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1.
废轮胎热解炭的分析及其活化特性的研究   总被引:1,自引:5,他引:1  
用常规分析方法分析了废轮胎热解炭的成分和性质,用X射线能谱分析法、压汞法、N2吸附法等测定了热解炭的孔隙结构特性,并用CO2、含2%氧气的氮气流和水蒸气等活化气体对热解炭进行活化方面的研究。结果表明,热解炭灰分和硫含量比较高;两种不同粒径热解炭的比孔容积均在r≈25 nm处有最大值;在相同活化时间和活化剂流速下,温度越高,活化炭烧失率越大,比表面积也越大;在一定温度和活化剂流速下,烧失率和比表面积随着活化时间的增加而增大;对所有试验工况,烧失率越大,活化炭比表面积也越大。总体上水蒸气活化炭与CO2的活化效果较好,而含2%O2的氮气流活化的效果则次之。活化炭与商业活性炭的比较显示,前者具有较发达的孔隙结构,在进行大分子物质吸附时,具有替代商业活性炭的潜力。  相似文献   

2.
废轮胎中试回转窑热解炭理化特性及应用前景   总被引:1,自引:4,他引:1  
采用中试回转窑热解装置对废轮胎进行了热解研究。在450 ℃~650 ℃温度范围内,热解炭的产率约为39%~44%,并具有高灰分(12%以上)和高硫含量特性。热解炭孔容积随热解温度升高而增大,并在550 ℃时达到最大值。在孔径约为50 nm处,热解炭的比孔容积具有最大值。热解炭在CO2和水蒸气气氛下,经活化可得到中等比表面积的活性炭(253 m2/g~306 m2/g),并具有较发达的中、大孔结构。热解炭及其活性炭对亚甲基兰和Pb2+具有良好的吸附性。热解炭作为炭黑使用时,其炭黑特性(结构性等)和硫化胶特性低于高补强N330炭黑。热解炭黑可用作中、低补强性炭黑。  相似文献   

3.
氧还原反应是燃料电池及金属空气电池中极其重要的电化学反应之一,贵金属铂基催化剂被认为是最有效的氧还原反应电催化剂.然而,贵金属铂的资源稀缺以及高成本问题阻碍了相关技术的大规模应用,探索发展廉价高效的贵金属替代型催化剂是推动燃料电池发展的根本解决方案.近年来,人们在非贵金属催化剂开发方面取得了显著进展,其中新型纳米结构掺杂炭材料研究尤为活跃.氮杂有序介孔炭材料由于其高比表面积和独特的孔结构,在燃料电池技术上具有广泛的应用前景.在氮杂有序介孔炭材料的制备过程中,热解条件对炭材料组成、结构及电催化性能有着重要影响.然而,目前尚未见对氮杂炭材料制备过程中热解条件的影响进行系统研究.
  本文采用我们发展的蒸汽化-毛细管冷凝法,以SBA-15为硬模板浸渍前驱体吡咯,制备出具有高比表面积和独特孔结构的氮杂有序介孔炭材料,系统研究了热解条件(包括热解温度、热解时间和升温速率)对炭材料组成、结构及电催化性能的影响,采用N2吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱(XPS)及Raman光谱等方法考察了氮杂有序介孔炭材料的结构和组成,采用循环伏安法与旋转环盘电极研究了其电化学行为与氧还原反应电催化活性及选择性.
  N2吸附-脱附等温线显示,氮杂炭材料对应IV型吸附-脱附等温线,孔径主要分布在2–10 nm,表明所制材料具有介孔结构.随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料比表面积先增加而后降低,热处理时间的延长有利于比表面积增大,但升温速率对所制炭材料比表面积没有明显影响,当升温速率为30 oC/min,900 oC焙烧3 h时,氮杂有序介孔炭材料的比表面积达到最大值888 m2/g. XPS测试结果表明,随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料中含氮基团的分解进一步加深,使N含量逐渐降低.延长热处理时间亦然,而升温速率的改变对N含量无明显影响.在热处理温度较低时(600 oC),所得材料中N主要以吡咯氮和吡啶氮的形式存在;当温度达到800 oC以上,吡咯氮转化为吡啶氮和骨架氮,且主要以骨架氮形式存在,说明氮杂有序介孔炭材料的石墨化程度逐渐升高. Raman光谱结果显示,随着热处理温度升高, ID/IG逐渐降低,进一步印证了温度对石墨化程度的影响.
  电化学测试结果表明,随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料的氧还原反应电催化活性逐渐升高,但是当热处理温度从900 oC升至1000 oC时,氧还原反应活性增加很小;升温速率与热处理时间对氧还原反应电催化活性的影响均不明显.与商品Pt/C催化剂相比,900 oC以上所制催化剂均表现出更优异的氧还原电催化活性与选择性.由此可见,热处理温度是决定碳源热化学行为的关键因素,进而决定炭材料表面组成与结构.电化学研究结果表明,800 oC以上进行热处理碳化,所生成石墨化微晶可有效促进电子传递,降低欧姆极化损失,同时,较高的处理温度可促进骨架氮掺杂,从而构建出高效氧还原反应活性位点.因此,氮杂型炭催化剂的组成、结构与电化学性能更多地受控于热处理过程中的热力学,而非热解动力学过程.  相似文献   

4.
氧还原反应是燃料电池及金属空气电池中极其重要的电化学反应之一,贵金属铂基催化剂被认为是最有效的氧还原反应电催化剂.然而,贵金属铂的资源稀缺以及高成本问题阻碍了相关技术的大规模应用,探索发展廉价高效的贵金属替代型催化剂是推动燃料电池发展的根本解决方案.近年来,人们在非贵金属催化剂开发方面取得了显著进展,其中新型纳米结构掺杂炭材料研究尤为活跃.氮杂有序介孔炭材料由于其高比表面积和独特的孔结构,在燃料电池技术上具有广泛的应用前景.在氮杂有序介孔炭材料的制备过程中,热解条件对炭材料组成、结构及电催化性能有着重要影响.然而,目前尚未见对氮杂炭材料制备过程中热解条件的影响进行系统研究.本文采用我们发展的蒸汽化-毛细管冷凝法,以SBA-15为硬模板浸渍前驱体吡咯,制备出具有高比表面积和独特孔结构的氮杂有序介孔炭材料,系统研究了热解条件(包括热解温度、热解时间和升温速率)对炭材料组成、结构及电催化性能的影响,采用N2吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱(XPS)及Raman光谱等方法考察了氮杂有序介孔炭材料的结构和组成,采用循环伏安法与旋转环盘电极研究了其电化学行为与氧还原反应电催化活性及选择性.N2吸附-脱附等温线显示,氮杂炭材料对应IV型吸附-脱附等温线,孔径主要分布在2–10nm,表明所制材料具有介孔结构.随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料比表面积先增加而后降低,热处理时间的延长有利于比表面积增大,但升温速率对所制炭材料比表面积没有明显影响,当升温速率为30℃/min,900℃焙烧3h时,氮杂有序介孔炭材料的比表面积达到最大值888m2/g.XPS测试结果表明,随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料中含氮基团的分解进一步加深,使N含量逐渐降低.延长热处理时间亦然,而升温速率的改变对N含量无明显影响.在热处理温度较低时(600℃),所得材料中N主要以吡咯氮和吡啶氮的形式存在;当温度达到800℃以上,吡咯氮转化为吡啶氮和骨架氮,且主要以骨架氮形式存在,说明氮杂有序介孔炭材料的石墨化程度逐渐升高.Raman光谱结果显示,随着热处理温度升高,I D/I G逐渐降低,进一步印证了温度对石墨化程度的影响.电化学测试结果表明,随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料的氧还原反应电催化活性逐渐升高,但是当热处理温度从900℃升至1000℃时,氧还原反应活性增加很小;升温速率与热处理时间对氧还原反应电催化活性的影响均不明显.与商品Pt/C催化剂相比,900℃以上所制催化剂均表现出更优异的氧还原电催化活性与选择性.由此可见,热处理温度是决定碳源热化学行为的关键因素,进而决定炭材料表面组成与结构.电化学研究结果表明,800℃以上进行热处理碳化,所生成石墨化微晶可有效促进电子传递,降低欧姆极化损失,同时,较高的处理温度可促进骨架氮掺杂,从而构建出高效氧还原反应活性位点.因此,氮杂型炭催化剂的组成、结构与电化学性能更多地受控于热处理过程中的热力学,而非热解动力学过程.  相似文献   

5.
选取溴代噻唑和三乙炔基苯为单体,利用聚合反应自下而上构建含噻唑共轭微孔聚合物(NSCMP),通过热解和KOH活化热解NSCMP制备了氮、硫杂原子硬炭(NSHC)和活化NSHC(KNSHC)。利用扫描电子显微镜、能量色散谱、氮气吸附-脱附和恒流充放电等表征2个样品的结构与电化学性能。研究表明KNSHC中N和S的质量分数分别为10.42%和2.23%,KNSHC比表面积高达2 140 m2·g-1。在0.2 A·g-1电流密度下循环500次后KNSHC和NSHC的可逆比容量分别为946.2和493.7 mAh·g-1。KNSHC的优异电化学性能归因于其独特的孔结构和氮、硫杂原子的协同作用。  相似文献   

6.
选取溴代噻唑和三乙炔基苯为单体,利用聚合反应自下而上构建含噻唑共轭微孔聚合物(NSCMP),通过热解和KOH活化热解NSCMP制备了氮、硫杂原子硬炭(NSHC)和活化NSHC(KNSHC)。利用扫描电子显微镜、能量色散谱、氮气吸附-脱附和恒流充放电等表征2个样品的结构与电化学性能。研究表明KNSHC中N和S的质量分数分别为10.42%和2.23%,KNSHC比表面积高达2 140 m2·g-1。在0.2 A·g-1电流密度下循环500次后KNSHC和NSHC的可逆比容量分别为946.2和493.7 mAh·g-1。KNSHC的优异电化学性能归因于其独特的孔结构和氮、硫杂原子的协同作用。  相似文献   

7.
对废轮胎回转窑中试热解炭的重金属离子Pb2+、Cr3+和Cr6+吸附特性进行了研究,分析了溶液pH值、接触时间、吸附剂用量以及溶液初始浓度对重金属去除率的影响。结果表明,溶液pH值对热解炭的重金属去除率有显著影响,阳离子Pb2+、Cr3+的去除率随pH的增加而增大,在弱酸和中性环境中去除率接近100%;Cr6+在强酸性溶液中被还原成为Cr3+,经二次吸附,总Cr去除率可达99%以上;Pb2+和Cr3+的去除率随热解炭用量和吸附时间的增大而增加,热解炭用量和吸附时间有一个最佳值。Pb2+和Cr3+的吸附为单分子层吸附,可用Langnuir和两段Freundlich等温吸附式描述,Freundlich拟合指数表明,热解炭具有较好的吸附性能。经酸洗后的热解炭对Pb2+的去除率变低。  相似文献   

8.
两种煤在热解过程中汞的析出和形态分布实验研究   总被引:4,自引:3,他引:1  
在程序升温热解反应系统上,研究了大同煤和宝日希勒煤在N2气氛下热解过程中汞析出及形态分布规律。实验结果表明,温度是影响煤热解过程中汞释放的主要因素。煤中汞释放率随着温度的升高而明显升高,当热解温度为600℃时,煤中汞已基本逸出,汞释放率在92%以上。元素汞(Hg0)是气态汞释放的主要形态,随着热解温度的升高,大同煤释放的元素汞在气态汞中的质量分数先增加后减小,而宝日希勒煤中元素汞的质量分数逐渐降低。随着停留时间的延长,煤中汞释放率和元素汞的质量分数都呈增加趋势,宝日希勒煤的增幅较大同煤更为显著。较高的加热速率促进了煤中汞的释放,同时也在一定程度上提高了氧化汞的质量分数,其中宝日希勒煤的氧化汞增幅明显大于大同煤,达19.5%。  相似文献   

9.
催化热解废轮胎对于资源利用及环境保护具有重要意义,近年来引起人们关注.在废轮胎胶粉热解反应中加入催化剂,不仅会加速胶粉裂解速率,缩短反应时间,而且可以通过催化剂择形催化改变产物分布,从而提高目的产物衍生油的收率和性能.国内外对废轮胎催化热解已做了大量研究,以期提高衍生油中高附加值单环芳烃的含量,同时降低S, N和Cl含量,虽然已取得较大进展,但衍生油收率较低,大大降低了该技术的可行性.
  本文采用带搅拌器的1000 mL不锈钢反应器,在常压条件下研究了反应温度和催化剂类型对废轮胎胶粉热解反应及产物衍生油性能的影响,通过元素分析、馏程模拟和色谱-质谱等表征手段检测了衍生油的理化性能.结果表明,在废轮胎胶粉热解反应过程中,随反应温度上升,出油速率先增加后降低.至500 oC时,热解衍生油收率最高达55.65 wt%,所得衍生油呈黑棕色,具有轻质油含量低、S和N含量高、粘度低和流动性好的特点,其轻质芳烃含量低,却含有大量可以转变为芳烃的脂肪烃类.因此,为了提高衍生油中轻质油和轻质芳烃收率,降低S和N含量,尽量维持较高的衍生油收率,在热解反应过程中引入少量ZSM-5, USY,β, SAPO-11和ZSM-22等常见催化剂,利用催化剂独特的孔道结构和酸分布,达到定向催化和转化的目的,提高轻质芳烃含量.同时,为了克服催化剂与胶粉难以接触进行反应的问题,在反应温度升至200 oC时,维持一定时间保证胶粉发生溶胀和液化反应形成液体烃类,使得催化剂不仅能够均匀分散于液体烃中与其接触进行反应,而且有效提高了反应物料与催化剂之间传质传热效率,使得裂解反应在均相中进行,降低因传热不均匀而造成的结焦和过度裂化反应.在催化热解过程中,1.0 wt%催化剂的加入可明显缩短反应时间,在保证衍生油收率基本不变的情况下,获得的衍生油呈黄棕色,轻质油收率较高为70–75 wt%, S和N含量分别降至0.3–0.58wt%和0.78–1.0 wt%.以具有较高酸性和孔径分布的ZSM-5, USY,β和SAPO-11为催化剂时,衍生油中总芳烃含量可达到50 wt%,其中单环芳烃含量高达45 wt%.  相似文献   

10.
催化热解废轮胎对于资源利用及环境保护具有重要意义,近年来引起人们关注.在废轮胎胶粉热解反应中加入催化剂,不仅会加速胶粉裂解速率,缩短反应时间,而且可以通过催化剂择形催化改变产物分布,从而提高目的产物衍生油的收率和性能.国内外对废轮胎催化热解已做了大量研究,以期提高衍生油中高附加值单环芳烃的含量,同时降低S,N和Cl含量,虽然已取得较大进展,但衍生油收率较低,大大降低了该技术的可行性.本文采用带搅拌器的1000 mL不锈钢反应器,在常压条件下研究了反应温度和催化剂类型对废轮胎胶粉热解反应及产物衍生油性能的影响,通过元素分析、馏程模拟和色谱-质谱等表征手段检测了衍生油的理化性能.结果表明,在废轮胎胶粉热解反应过程中,随反应温度上升,出油速率先增加后降低.至500℃时,热解衍生油收率最高达55.65 wt%,所得衍生油呈黑棕色,具有轻质油含量低、S和N含量高、粘度低和流动性好的特点,其轻质芳烃含量低,却含有大量可以转变为芳烃的脂肪烃类.因此,为了提高衍生油中轻质油和轻质芳烃收率,降低S和N含量,尽量维持较高的衍生油收率,在热解反应过程中引入少量ZSM-5,USY,β,SAPO-11和ZSM-22等常见催化剂,利用催化剂独特的孔道结构和酸分布,达到定向催化和转化的目的,提高轻质芳烃含量.同时,为了克服催化剂与胶粉难以接触进行反应的问题,在反应温度升至200℃时,维持一定时间保证胶粉发生溶胀和液化反应形成液体烃类,使得催化剂不仅能够均匀分散于液体烃中与其接触进行反应,而且有效提高了反应物料与催化剂之间传质传热效率,使得裂解反应在均相中进行,降低因传热不均匀而造成的结焦和过度裂化反应.在催化热解过程中,1.0 wt%催化剂的加入可明显缩短反应时间,在保证衍生油收率基本不变的情况下,获得的衍生油呈黄棕色,轻质油收率较高为70–75 wt%,S和N含量分别降至0.3–0.58wt%和0.78–1.0 wt%.以具有较高酸性和孔径分布的ZSM-5,USY,β和SAPO-11为催化剂时,衍生油中总芳烃含量可达到50 wt%,其中单环芳烃含量高达45 wt%.  相似文献   

11.
Pyrolysis has the potential of transforming used tyres into useful recyclable products. Pyrolytic carbon black is one of the most important products of tyre pyrolysis. Waste tyres were pyrolysed at 450 °C in a batch reactor under atmospheric pressure. The recovered pyrolytic carbon black residues were studied to investigate their characteristics for use as a possible adsorbent. EDX elemental analysis and surface area determinations were used to investigate the distinctive features of pyrolytic carbon black. Due to various inorganic additives of the original tyre that contaminated the carbon black obtained, it was treated with acid for demineralization. The demineralized carbon black was activated at 900 °C in a furnace. It was observed that acid treatment and activation increased the surface areas and decreased the concentration of contaminants. Furthermore, adsorption characteristics of methylene blue on acid‐treated and activated carbon black (prepared via acid treatment) were compared with those of commercial activated carbon in liquid phase adsorption. It was found that adsorption capacity of methylene blue on acid‐treated activated carbon black was greater.  相似文献   

12.
The film morphology and electrical properties of the base-coat in an epoxy-based double electro-deposition system was studied using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), scanning electron microscopy (SEM) and image analysis. The concentration of the conductive carbon black (CCB) was increased to the lower vicinity of the percolation threshold. The re-coatability of the first layer and degree of coverage and the fractal dimension of the second layer were determined using image processing techniques. It was found that the base-coat films behave electrically as a two-layer film. The lower layer behaves conductive and the upper layer behaves capacitive. It was also proved that the current transport through the base-coats during top-coat electro-deposition is not through the resistive elements but occurs mainly by multiple charging and discharging of the capacitive elements present in the base-coat film.  相似文献   

13.
The pyrolysis of rubber from the sidewall and tread of a passenger car tire was carried out in a nitrogen flow at a wide range of final temperatures. Derivative thermogravimetric analysis (DTG) was applied to examine the kinetics at the different process conditions of completed pyrolysis. Two characteristic stages were observed in the DTG curves. The first stage corresponded to the decomposition of processing oil, plastifier, and additives, whereas the rubber polymer was decomposed in the second stage. Several properties of the carbon black formed by the pyrolysis such as ash content, specific surface area, and pore size distribution were determined. A change of the internal structure of the rubber particle in the meso-and macroregions of the pore size was observed. Presented at the 33rd International Conference of the Slovak Society of Chemical Engineering, Tatranské Matliare, 22–26 May 2006.  相似文献   

14.
This article introduces a newly innovative idea for preparation of superconductive ternary polymeric composites of polyamide 6 (PA6), conductive carbon black (CCB), and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with different weight ratios by a melt‐mixing technique. The complementary effects of CCB and MWCNTs at different compositions on rheological, physical, morphological, thermal, and dynamic mechanical and electrical properties of the ternary composites have been examined systematically. We have used a novel formulation to produce high‐weight fraction ternary polymer composites that show extremely higher conductivity when compared with their corresponding binary polymer composites at the same carbon loading. For example, with an addition of 10 wt % MWCNTs into the CCB/PA6 composite preloaded with 10 wt % CCB, the electrical conductivity of these ternary composites was about 5 S/m, which was 10 times that of the CCB/PA6 binary composite (0.5 S/m) and 125 times that of the MWCNT/PA6 binary composite (0.04 S/m) at 20 wt % carbon loading. The incorporation of the MWCNTs effectively enhanced the thermal stability and crystallization of the PA6 matrix in the CCB/PA6 composites through heterogeneous nucleation. The MWCNTs appeared to significantly affect the mechanical and rheological properties of the PA6 in the CCB/PA6 composites, a way notably dependent on the MWCNT contents. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 48: 1203–1212, 2010  相似文献   

15.
为研究影响碳基吸附剂吸附超临界温度气体的主要因素,选择石墨化热解碳黑BP280和Ajax活性炭,分析超临界温度高压甲烷在其上的吸附平衡。应用容积法,在压力0~20.5 MPa、温度253 K~313 K测定甲烷的吸附平衡数据,并由等量吸附线标绘和亨利定律常数确定等量吸附热。引入通用吸附等温方程,再由方程的Langmuir标绘确定最大吸附容量,进而通过方程的线性化计算吸附平衡态中甲烷分子的作用能。结果表明,甲烷在两种吸附剂上的最大吸附容量均随温度而变化,并都小于液态甲烷的密度;甲烷在碳黑和活性炭上的等量吸附热分别为11.9 kJ/mol~12.5 kJ/mol和17.5 kJ/mol~22.5 kJ/mol,体现了两种吸附剂不同的表面能量分布;甲烷分子间作用能随吸附量的变化特点反映了超临界温度甲烷以类似于压缩气体状态聚集的特点和吸附剂结构上的差异。碳基吸附剂的比表面积和微孔容积是影响其储存甲烷容量的重要因素。  相似文献   

16.
废轮胎热解石脑油馏分的组成分析   总被引:4,自引:4,他引:4  
研究了废轮胎在回转窑中试反应器中进行中温段(450 ℃~650 ℃)热解所得产物油中石脑油馏分(i.b.p.~200 ℃)的品质。对原始热解油进行实沸点蒸馏,石脑油馏分的收率随热解温度的升高而明显增加,在600 ℃取得最大值40.48%,之后又有所下降。采用GC和GC-MS对石脑油馏分的组成进行了分析。结果表明,热解石脑油具有很强的芳香性,而且芳烃含量随热解温度的升高而持续增加,热解温度在550 ℃以上的石脑油中的芳香烃含量超过80%。轻质单环芳烃苯、甲苯、乙苯和二甲苯等为其中的主要芳烃。热解石脑油中的脂肪烃多为不饱和烃。  相似文献   

17.
A pyrolyzed ash containing about 50% carbon,named silicon carbon black(SiCB),was prepared by the anoxic pyrolysis of rice husk.Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),thermogravimetric analysis(TGA), Brunauer-Enunett-Teller(BET),transmission electron microscopy(TEM)and universal material testing machine were used to analyze the stress-strain relationship,Mullins effect and static viscoelastic properties of SiCB-filled vulcanized natural rubber(NR),and SiCB was compared with a commercially available semi-reinforcing fumace(SRF) carbon black.The results show that the vulcanized natural rubber filled with SiCB had similar reinforcing properties to those of that filled with traditional SRF,but obvious differences between them exist in stress-strain properties and stress softening resistance.We tried to discuss the related phenomena with the aid of the modified two-layer theory. And it is successfully predicted and verified that SiCB has good compression resistance and obvious stress relaxation advantages in compression stress relaxation.  相似文献   

18.
The grafting of maleic anhydride onto carbon black surface based on the Diels–Alder addition via ultrasonic irradiation was investigated. Fourier transform infrared spectroscopy (FT‐IR) and thermogravimetric analysis (TGA) were used to determine the chemical structure of the resulting products. The anhydride ring in the modified products can be opened into two carboxylic groups. Accordingly, the carboxylated carbon black was analyzed quantitatively through acid‐based titration to determine the concentration of anhydride ring on the modified carbon black's surface. The grafted molecules amount calculated from the concentration of the anhydride ring was consistent with the results of TGA data. Comparison of zeta potential measurement demonstrated that there were more negative charges attached to the surface of carbon black after ultrasonic modification. TEM observations showed that the conglomeration degree of modified carbon black decreased more than that of initial carbon black. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

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