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中孔活性碳纤维(ACF)

2016-12-05 16:37:14

由于ACF的孔径大都集中在微孔范围(<2nm),使其在气相吸附中具有吸、脱附速度快的优点,但却限制了其在较大分子领域如催化、电子、医药及液相吸附等方面的应用。尤其在超级电容器中,由于中孔的存在,使得被吸附分子从中孔扩散到微孔比从液相直接扩散到微孔的路径短,中孔不但提高了分子在微孔中的扩散能力,同时也提高了微孔表面的平衡覆盖率,因此可获得较大吸附量。双电层电容器电极材料的研究就是利用富含中孔的活性炭的高吸附性而制得。对于微孔来说,由于孔径较小,大分子的电解质溶液难以进入这些微孔,难以使之形成双电层结构。因此开发高中孔率的ACF碳材料将极大地扩展ACF的应用领域。


  制备中孔ACF最直接的方法是ACF的重复活化。采用物理活化时,由于CO2分子比H2O分子大,因此CO2作活化剂趋于微孔的形成。故相同烧蚀率下,采用水蒸气活化可制得富含中孔的多孔炭。另有观点认为,CO2的扩散速率慢,可拓宽材料中已有的微孔,使得孔径变大,形成中孔或大孔。
  关于活化工艺参数,Wigmans认为提高活化温度会导致微孔增加而总孔体积不变,低温活化易于得到富含中孔的多孔炭,而活化时间的延长有利于微孔的形成。另一种观点认为,相邻微孔的孔壁受活化温度升高的影响而被烧毁形成中孔,延长活化时间也可使中孔率稍有提高。加快碳化活化升温速率可以使碳化反应不完全,氧化活性较高,易于中孔的形成,从而明显提高中孔含量。尽管通过改变和控制活化工艺,采用二次物理活化的方法可以提高ACF的中孔率,但工艺复杂,收率降低,所以人们开始采用如下方法来获得高中孔含量的ACF。

碳纤维


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