稻壳基高比表面积介孔活性炭的制备与表征
稻壳制备活性炭的研究进展

( 1华北 电 力大 学生物质 发 电成套 设备 国家工 程 实验 室 ,北 京 1 0 2 2 0 6 ; 2北 京华 电光 大环境 股份 有 限公 司 ,北京 1 0 2 2 0 6 )
摘 要 :我国稻壳资源丰富, 但浪费严重 ,以稻壳为原料制备高比表面积、化学性能稳定 、低成本的活性炭具有很大的发
a c t i v a t e d c a r b o n f r o m i r c e h u s k w i t h h i g h s p e c i i f c s u r f a c e a r e a ,s t a b l e c h e mi c a l p r o p e ti r e s a n d l o w c o s t h a s g r e a t d e v e l o p me n t p r o s p e c t s .T h e me t h o d s o f p r e p a i r n g a c t i v a t e d c a r b o n wi t h r i c e h u s k we r e i n t r o d u c e d a n d t h e e f f e c t s o f c a r b o n i z a t i o n c o n d i t i o n s o n t h e q u a l i t y o f c a r b o n i z e d i r c e h u s k we r e a n d a n a l y z e d .T h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f
展前景 。本文介绍 了稻壳制备活性炭 的方法 ,分 析了炭化 条件 对炭化稻壳 品质 的影 响 ;从环境效 应 、活性炭 品质等方 面分析 了物 理活化法 、化学活化法 、物理化学活化法三类活化工艺 的优缺点 ,同时结 合稻壳气 化发 电厂 的条件 ,提 出了一种新 型活性炭 、白
高比表面积有序介孔碳的制备及光谱表征

高比表面积有序介孔碳的制备及光谱表征近年来,以高比表面积有序介孔碳作为新型纳米材料在科学界中
引起越来越多的关注。
许多研究表明,此类材料具有优质的电学性能、优异的成分稳定性和高比表面积,因此可应用于多种领域,如医药、
环保等领域。
为了得到优质的高比表面积有序介孔碳,国内外科学家
们积极开展研究,从溶液聚合、超临界二氧化碳沉积到溶胶-凝胶气凝
胶等制备方法都已经用于制备高比表面积有序介孔碳。
优质的高比表面积介孔碳是以具有缓冲性的碳杂项为主的多孔结
构组成的。
它的表面具有球状的表面及斜视的碳杂项,覆盖率极高,
由缓冲层构成的表面可以更有效地抑制水分子及其他分子的吸附,以
达到增强比表面积的目的。
此外,所合成的高比表面积介孔碳特别适
合用于光谱分析,因为它可以有效地抑制射入光的反射等表面现象,
有效增加光穿透率,因而提高了图像质量。
经过不懈努力,国内外科学家们成功制备出一种高比表面积有序
介孔碳,其在微波发射环境特性光谱(MEES)实验中显示出色散特性,可以有效地抑制外界噪声,并能高效传输信息。
此外,高比表面积介
孔碳还具有很强的热老化性能,在高温下也不失真,为光谱检测提供
了更加稳定的检测基础。
总的来说,高比表面积有序介孔碳的出现,为科学技术发展带来
了有利的影响,并为化学和材料科学领域的进步做出了重要贡献。
特
别是它作为一种新型材料的应用,更是有可能在环保、能源、医疗领
域有着重要的价值。
因此,期待未来,科学家们继续深入研究,同时
不断开发新的制备方法,从而实现更大的应用价值。
稻壳基活性炭的制备及其孔隙结构分析

第 50 卷 第 3 期2021 年 3 月Vol.50 No.3Mar. 2021化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry稻壳基活性炭的制备及其孔隙结构分析高 艳,马明硕(吉林化工学院分析测试中心,吉林 吉林 132022)摘 要:本文采用常规加热法制备稻壳基活性炭,利用正交实验方法,探讨了分别以氢氧化钾、碳酸钾为活化剂时活性炭的最佳制备方案。
通过扫描电子显微镜观察所得活性炭的表面形貌,利用热分析仪对稻壳原料进行了热力学分析,利用分光光度计测定活性炭的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值。
结果表明,采用氢氧化钾为活化剂得到的活性炭,孔洞多为小孔,其亚甲基蓝最大吸附值为63.81mg·g -1,碘吸附最大值为680.59mg·g -1;采用碳酸钾为活化剂得到的活性炭多为大孔和中孔,亚甲基蓝的最大吸附值为25.83mg·g -1,碘吸附最大值为495.25mg·g -1。
关键词:稻壳;活性炭;制备及性能中图分类号:TQ 424.1 文献标识码:A 文章编号:1671-9905(2021)03-0018-04作者简介:高艳(1971-),女,吉林九台人,学士,吉林化工学院分析测试中心副教授,主要从事分析工作。
E-mail:*************收稿日期:2020-11-27活性炭是以煤、木材和果壳等含炭材料为原料制备的炭质吸附材料,广泛应用于气体吸附、分离、净化及液体净化、溶质富集[1]等领域。
目前活性炭已被广泛应用于国防、化工、石油、纺织、食品、医药、原子能工业、城市建设、环境保护以及人类生活的各个方面,随着我国经济的高速发展,活性炭的需求量呈逐年上升的趋势[2]。
稻谷是世界上种植面积最广、产量最大的农作物。
当前全世界的稻谷总产量约6亿t,我国总产量约2亿t,占全世界总产量的1/3,居世界首位。
KOH作用下稻壳制备高比表面积活性炭的研究

KO H 作用下稻壳制备高比表面积活性炭的研究3陈景华1,侯贵华2(1 盐城工学院研究生培养处,盐城224051;2 盐城工学院现代分析中心,盐城224051)摘要 以稻壳为原料、KO H 为活化剂,制备了高比表面积活性炭,研究了活化剂用量、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响。
研究结果表明,活化剂与稻壳的质量比为3∶1,在800℃活化1h ,制得的活性炭碘吸附值为1520.32mg/g ,亚甲蓝吸附值为3442.50mg/g ,比表面积为2027.42m 2/g 。
SEM 和XRD 观察发现,干馏过程及活化过程的共同作用使活性炭产生多孔结构。
关键词 稻壳 KO H 活性炭 吸附值 比表面积Preparation of Active C arbon with High Specif ic Surface Area fromRice H usks via K O HC H EN Jinghua 1,HOU Guihua 2(1 Department of Graduate Cultivation ,Yancheng Institute of Technology ,Yancheng 224051;2 Center of PhysicalTesting and Chemical Analysis ,Yancheng Institute of Technology ,Yancheng 224051)Abstract The active carbon with high specific surface area is prepared by activating the carbonized rice husks by using KO H as the activation agent.The effects of such factors as the ratio of activation agent to rice husks ,the ac 2tivation temperature and time upon the adsorption properties of active carbon are investigated.The optimum prepara 2tion conditions are determined as follows :the ratio of the activation agent to rice husks being 3∶1,activation tempera 2ture and time being 800℃and 1h ,respectively.The iodine adsorption value and methylene blue adsorption value are 1520.32mg/g and 3442.50mg/g respectively.The specific surface area of the prepared active carbon is 2027.42m 2/g.The morphology and structure of active carbon are observed by SEM and X 2ray.The carbonization and activation process together produce porous structure.K ey w ords rice husks ,KO H ,active carbon ,adsorption value ,specific surface area 3江苏省自然科学基金资助项目(B K2003038);江苏省高校自然科学研究计划项目(06K JD430198) 陈景华:女,1963年生,副教授,硕士,主要研究方向为生态环境材料 Tel :0515288298780 E 2mail :chenjinghua @ 活性炭作为一种活性吸附材料,广泛用于环保、电子、医药、化工和军事等领域。
碳酸盐活化稻壳制备高比表面积多孔炭

1.45
0.38
750℃2h
2952
1.88
0.46
介 孔 孔 容 /(mL/g)
— —
— — — 0.21 0.25 0.46 0.49 1.07 1.42
灰份/wt% 平均孔径/Å
35
—
36
—
5.6
—
6.4
—
9.7
—
11.3
23.3
10.2
23.9
பைடு நூலகம்9.6
25.8
10.5
21.2
—
27.8
—
29.5
相对压力 /(P/P ) 0
比 表 面 积 /(m2/g)
46 50
200 400 600 1229 1282 1762
孔容/(mL/g) 微孔孔容/(mL/g) 物理混合
0.02
—
0.02
—
浸渍
0.10
—
0.179
—
0.286
—
0.72
0.51
0.77
0.52
1.14
0.68
800℃4h
1860
0.97
0.48
750℃1h
2435
《化学通报》在线预览版
碳酸盐活化稻壳制备高比表面积多孔炭
张辉 郭玉鹏 刘艳华 王子忱* 江雷#,*
(吉林大学化学学院 长春 130023 #分子科学中心 中国科学院化学研究所 北京 100080)
摘 要 本文采用碳酸盐作为活化剂,活化稻壳,制备出具有介孔结构的高比表面积多孔炭。利用孔径分布、氮气吸附脱附曲线以及透射电子显微镜表征了多孔炭的孔结构及形貌。碳酸钾活化稻壳制备出的多孔炭比表面积高达 1 860 m2/g, 孔径呈单分布,大小为 2 ~ 3 nm。同时通过活化条件和热重分析曲线探讨了碳酸盐的活化机理。 关键词 稻 壳 多 孔 炭 化 学 活 化
NaOH为活化剂制备稻壳基高比表面积多孔炭

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张! 辉,刘艳华,周! 兵,邓艳辉,王子忱,郭玉鹏
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DE2)F EGH,350 9IJAKGI,DE/0 LHJ?,;6)F 9IJAKGH,M2)F DHANKOJ ,F0/ 9GAPOJ?
高比表面积有序介孔碳的制备及光谱表征

高比表面积有序介孔碳的制备及光谱表征第28卷,第6期光谱实验室Vol.28,No.6 2011年11月Chinese J ournal of Sp ectroscop y L abor atory November,2011 高比表面积有序介孔碳的制备及光谱表征游波杨俊谢卫a 黄朝章a 许寒春a 刘泽春a 苏庆德(中国科学技术大学烟草与健康研究中心合肥市徽州大道1129号230052)a(福建中烟工业公司技术中心福建省厦门市海沧新阳工业区新阳路1号361022)摘要以酚醛树脂低聚物为有机前驱体、正硅酸四乙酯(T EOS)为无机前驱体、嵌段共聚物F127为模板,采用蒸发诱导三组分共组装的方法合成了具有高比表面积的有序介孔碳材料。
利用X射线衍射仪(XR D)、透射电子显微镜(T EM)、傅里叶变换红外光谱仪(F T IR)、拉曼光谱仪(R aman)、氮气吸附脱附仪对该材料的组成、结构及形貌等进行了表征。
结果表明,制得的有序介孔碳材料具有高度有序的二维六方介观结构、平均孔径为6.5nm、比表面积和孔体积分别高达2281m2/g和1.92cm3/g。
关键词三组分;介孔碳;表征;自组装中图分类号:O657.61 文献标识码:A 文章编号:1004-8138(2011)06-3113-041 引言有序介孔碳材料由于具有高的比表面积、有序的介观结构、大的孔径和良好的导电性而被广泛应用于催化、分离、能量储存等领域[1,2]。
人们发展了多种方法用于制备有序介孔碳材料[3]。
软模板自组装方法直接以表面活性剂为模板,在其被移除后产生孔道,而不需要事先合成有序介孔硅模板。
该方法由于操作简单、合成周期短、成本较低而被大量采用[1]。
本文以酚醛树脂低聚物为有机前驱体,正硅酸四乙酯为无机前驱体,表面活性剂F127为模板采用蒸发诱导三组分共组装的方式制备了高比表面积、大孔体积的有序介孔碳材料。
氧化硅组分的添加不仅能有效减少高温煅烧时碳骨架的收缩,而且在其被移除后能显著增加有序介孔碳的比表面积和孔体积。
以稻壳为原料制备活性炭研究

Abstr act: The activated carbon was prepared by using rice husks as raw material. The methyllene cyanine adsorption value and the iodine adsorption value of the product were tested. The optimum preparation conditions were determined as follows: the activated heating program was: first rice hulls were chard at 550℃, secondly rice husks the production were pretreated at 400℃ and then activated at 700℃ the chroma of NaOH was 2.5 mol /L, activated at 700℃ for 1 h. The methylene cyanine adsorption value and the iodine adsorption value was 250 mg /g and 726 mg /g.
在 活 性 炭 的 活 化 试 验 研 究 中 选 取 了 400℃, 500℃、600℃, 700℃和 800℃五个活化温度。亚甲基 蓝吸附值和碘吸附值变化情况如图 7、图 8 所示:
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1. 2 稻壳的炭化与活化 将稻壳用蒸馏水清洗,烘干,在真空 / 气氛管式
电炉中于 420℃ 和氮气保护下炭化 4 h,冷却后得到 炭化稻壳。用 KOH 作为活化剂,KOH 与炭化稻壳 的质量比为 3 ∶ 1,在玛瑙研钵研磨混匀后,放入气氛
备 炭 质 材 料 的 文 献 中,最 高 的 平 均 孔 径 为 3. 85 nm[8]。基于目 前 活 性 炭 研 究 现 状[9,10],采 用 稻 壳 为原料,经 炭 化、活 化,初 步 研 究 制 取 高 比 表 面 积
者 3 倍,反映出在该温度区域,随温度的升高,新孔 2. 4 活化稻壳的显微结构
大量的产生。这应该是由于随着活化温度的升高,
图 3( a) 为 750℃ 活化温度下活化 1 h 的活性炭
反应速率加快,从而产生大量的微孔和介孔[6]。温 SEM 照片。可以看出,活性炭表面存在大量的、孔
度大于 750℃ 后,随着温度的升高,比表面积迅速下 径不一的多空结构,孔的形状规则,大孔较发达、内
体积量( cm3 / g)
0. 05
0. 12
0. 01
0. 18
含量( % )
27. 78
66. 67
5. 55
100
2. 2 活化温度对比表面积的影响
KOH 与 420℃ 炭化稻壳的质量比为 3 ∶ 1 时,不
图 2 原状稻壳、炭化稻壳和活化稻壳 XRD 图谱
同活化温度对比表面积的影响如图 1 所示。由该图
Key words rice hulls; KOH; activated carbon; surface area; mesoporous proportion
活性炭具有比表面积高、孔结构发达等优点, 1 实验部分
作为催化 剂 载 体 或 者 吸 附 剂,在 医 药、化 工、食 品
等 领 域 获 得 了 广 泛 应 用。 目 前,以 生 物 质[1]、 1. 1 实验原料和仪器
Xue Guangzhao1,2 Hou Guihua1,2 Qiao Renjing1,2 Dong Pengyu2 Zhang Qinfang2
( 1. School of Materials Science and Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China; 2. Key Laboratory for Advanced Technology in Environmental Protection of Jiangsu Province,Yancheng 224051,China)
图 4 为活性炭 750℃ 下的吸附脱附等温线。由 吸附脱附等温线的吸附分支可以看出,在相对压力 较低阶段,活性炭的吸附量迅速增加,说明活性炭中 含有较多的微孔; 随着相对压力的增加,活性炭的吸 附量仍不断增长,直至相对压力达到 0. 99,说明样 品中含有大量的介孔,且等温线上存在明显的滞后 回环,属于 IV 型吸附等温线,进一步说明活性炭中
大的孔 结 构 还 可 以 吸 附 大 分 子 和 基 团。 荆 汝 壹 等[6]以 稻 壳 为 原 料,制 备 的 活 性 炭 平 均 孔 径 为 2. 60 nm。Liou T. H. [7]以甘蔗渣和葵花籽壳为原 料,用磷酸和 氧 化 锌 作 为 活 化 剂 制 备 的 活 性 炭 平 均孔径为 3. 06 nm。迄今为止,在以稻壳为原料制
测定试样的物相; 用美国 FEI 公司 QUANTA-200 型
扫描电 子 显 微 镜 ( SEM ) 和 日 本 JEOL 公 司 JEM-
200CX 型透射电子显微镜( HRTEM) 观察活性炭的
表面形貌,用美国康塔仪器有 限 公 司 Autosorb-iQTCD 型全自动物理 / 化学吸附分析仪在 77K 下测定 N2 吸附脱附等温线,通过 BET 方程和 BJH 法计算 比表面积、孔径分布和孔体积。
Abstract high surface area mesoporous activated carbons was prepared by a combined method of carbonization and activation processes,in which rice hulls were used as carbon source,and KOH was used as activator, respectively. N2 adsorption and desorption isotherms were employed to determine by the specific surface area determinator. X-ray diffraction( XRD) ,scanning electron microscopy( SEM) ,high resolution transmission electron microscopy( HRTEM) were used to investigate the phase transformation and microstructure in the formation process of activated carbons. The results show that under the protection of nitrogen,after 420℃ carbonization of 4 h,KOH and carbonized rice husk mass ratio 3 ∶ 1,the average pore size of 4. 54 nm activated carbons prepared by 1 h activation and activation temperature 750℃ ,the activated carbons with the specific surface area and mesoporous proportion as high as 2 174. 09 m2 / g,and 78. 57% ,respectively,were obtained.
表 1 炭化稻壳孔结构参数 Tabel 1 Pore structure parameters
of carbonized rice husk
项目
微孔
孔类型
介孔
大孔
总孔
2. 3 稻壳、炭化稻壳及活化稻壳的 XRD 比较 图 2 为原状稻壳、炭化稻壳和活化稻壳 XRD 图
谱。对于原状稻壳试样( 试样 A) 中,在 2θ 为 22 ~ 25°之间存在一个比较明显的衍射峰,该峰应该是稻 壳中碳( 002 ) 晶面的和 SiO2 的两者衍射峰的重叠 峰。对于 420℃ 炭化稻壳( 试样 B) ,由于稻壳中有 机物热的降 解 作 用[11],碳 无 序 化 程 度 增 加,所 以 峰 形变宽,呈弥散峰状。而 750℃ 下活化的活性炭( 试 样 C ) ,由 于 在 活 化 过 程 中 的 SiO2 被 活 化 剂 融 溶[12],且部分碳与 KOH 反应生成 K2 CO3 、K2 O、CO 和 CO2 等[13-15],使稻壳的结构无序化程度增加,所 以 XRD 呈扁平的弥散状衍射峰。
第 10 卷 第 1 期 2016 年1 月
环境工程学报
Chinese Journal of Environmental Engineering
Vol. 10 ,No . 1 Jan . 2 0 1 6
稻壳基高比表面积介孔活性炭的制备与表征
薛广钊1,2 侯贵华1,2 乔仁静1,2 董鹏玉2 张勤芳2
图 5 孔体积随活化温度变化 Fig. 5 With change of pore volume of activation temperature
图 3 活性炭的表面形貌 Fig. 3 Surface morphology of activated carbons
2. 5 活性炭的孔结构特征 2. 5. 1 活性炭 N2 吸附脱附特征
关键词 稻壳 KOH 活性炭 比表面积 介孔率
中图分类号 TQ424. 1 文献标识码 A 文章编号 1673-9108( 2016) 01-0375-04
Preparation and activation mechanism of rice husk based mesoporous carbon
376
环境工程学报
第 10 卷
炉中,从室温升至 400℃ ,并保温 30 min,再以 10℃ / 最佳活化温度点。
min 分别升温至设定温度,并保温 1 h,冷却后取出,
用蒸馏水洗至中性,最后在 120℃ 下烘干 2 h,所得
试样密封保存备用。
1. 3 分析与表征
用日本理学公司 D / Max-2400 型 X 射线分析仪
降,至 800℃ 时,比表面积为 1 144. 8 m2 / g,这可能是 部表面光滑,孔径为 18 ~ 20 μm,并且在大孔的上面
由于当比表面积达到最大值后,活化温度升高对已 形成 1 ~ 3 μm 小孔。在图 3( b) 为 HRTEM 照片,可
形成的微孔和介孔结构破坏较明显,比表面积下降。 以看出,存在许多孔径为 2 ~ 5 nm 的介孔,且分布较
基金项目: 江苏省自然科学基金资助项目( BK2012676; BK20130428) 收稿日期: 2014 - 09 - 22; 修订日期: 2014 - 10 - 24 作者简介: 薛广钊( 1989—) ,男,硕士研究生,主要从事环保材料的
介孔活性炭的实验方案与工艺条件。
制备及性能研究。E-mail: 465896395@ qq. com
( 1. 江苏大学 材料科学与工程学院,镇江 212013; 2. 江苏省新型环保重点实验室,盐城 224051)
摘 要 以稻壳为原料,KOH 为活化剂,分炭化和活化两步制备高表面积介孔活性炭。采用比表面积测定仪测定其 N2 吸附脱附等温线,采用扫描电子显微镜( SEM) 、透射电子显微镜( HRTEM) 、X 射线衍射分析仪( XRD) 对活性炭形成过 程中的物相变化与显微结构进行了表征。结果表明,氮气保护下,稻壳在 420℃ 温度下炭化 4 h,再将 KOH 与炭化稻壳按质 量比 3 ∶ 1 混合均匀后,在 750℃ 活化 1 h 条件下制备的活性炭平均孔径可达 4. 54 nm,比表面积高达 2 174. 09 m2 / g,介孔率 达到 78. 57% 。