活性炭纤维研究与应用进展_程祥珍
活性炭纤维的应用
活性炭纤维的制备与应用进展摘要：活性炭纤维（ACF）是20世纪60年代发展起来的一种性能优于粉末活性炭和粒状活性炭的新型吸附材料。
该材料的特性有：孔径分布窄、微孔丰富、具有大的比表面积、独特的表面化学性质和吸附脱附速度快等。
正是由于这些特性，近年来活性炭纤维得到了迅速的发展，广泛应用于各个领域。
本文主要介绍了活性炭纤维的制备工艺、结构与性能及其实际应用。
关键词：活性炭纤维（ACF）；制备；性能；应用。
1引言活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,简称ACF)是继粉状活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)以后的第三代产品，是在20世纪60年代逐渐发展起来的新型活性炭。
ACF主要分为粘胶基ACF、酚醛基ACF、聚丙烯腈基ACF、沥青基ACF等。
ACF与以往的活性炭相比,比表面积大,含量丰富的微孔占总体积的90%左右,孔径分布狭窄且均匀,微孔孔径大多在1nm左右,没有大孔和过渡孔,吸附、脱附速度快、可塑性和再生性强。
ACF表面有各种官能团,对于金属离子、某些有机物及某些气体有很好的选择性吸附功能,是一种新型的高效吸附剂。
2活性炭纤维的制备活性炭在工程中应用会在吸附层中出现松动和沟槽，有时会出现吸附层过分密实，导致流体阻力增加从而影响正常操作。
为了提高吸附效果人们尝试将粉状活性炭或细粒活性炭粘附在有机纤维上或灌入空心的有机纤维中，制成纤维状活性炭，但效果不理想，于是人们后来开始探索用有机纤维为原料制备活性炭。
2.1活性炭纤维的原料来源目前用于制造ACF纤维的原料除了沥青纤维、聚丙烯睛纤维、粘胶纤维(再生纤维素)、酚醛纤维外，还出现了如苯乙烯/烯烃共聚物，聚偏二氯乙烯，聚酸亚氨纤维、木质纤维和一些天然纤维等。
前四种已经实现大规模生产并付诸工业化。
不同的原料纤维有不同的生产工艺，制成的ACF的性能也有所不同。
不同原料生产的ACF的主要优缺点如表2-1所示[1-3]表2-1 不同原料生产的ACF的主要优缺点种类主要优缺点沥青基原料低廉，产品收率高，但杂质含量高，不易制得，连续长丝，深加工困难，强度低聚丙烯腈基结构中含有S、N化合物，有催化剂作用，吸附性能好，工艺简单成熟，但比表面积较小，成木高粘胶基原料低廉.制成品比表面积大.吸附性能好，但产品收率低，强度低，生产工艺复杂酚醛基原料低廉.耐热，不需要进行预处理，产品收率高，比表面积大，工艺简单2.2活性炭纤维的预处理与制备方法生产活性炭纤维的工艺根据前驱体材料的不同有所不同，但所有的前驱体材料都要经过预处理、碳化、活化而成，原材料首先经预处理成为可碳化纤维，再进一步经碳化和活化成为活性炭纤维制品[4]。
碳纤维材料的研发及其应用
碳纤维材料的研发及其应用碳纤维材料是一种高性能、高强度的新型材料，由于其绝佳的力学性能和化学稳定性，近年来在各种领域都得到了广泛应用。
碳纤维材料自从问世以来，便一直备受关注，并且在很多方面都取得了突破性成果。
下面就让我们来看看碳纤维材料的研发及应用现状。
一、碳纤维的制备过程碳纤维的制备过程通常分为两种方法：炭化法和氧化法。
炭化法就是将有机纤维材料加热至高温（通常在一定的氧气含量下进行），使其除去多余元素后，留下具有高度有序的层状结构的结晶碳。
氧化法是将聚丙烯腈纤维在一定的温度和气氛下氧化处理，然后再高温炭化，生产出碳纤维。
二、碳纤维材料的性能由于碳纤维是由碳元素构成的一种高强度材料，其机械强度和刚度都非常高，特别是其拉伸强度高达3000MPa，比钢还要强10倍以上，而且具有优异的耐热性、化学性能和电导性，被广泛采用在各种领域中。
碳纤维还是一种轻质材料，比铝轻，但比铝却要强10倍以上，比起钢铁材料更有优势。
碳纤维具有独特的性能，使其被广泛应用在航空航天、汽车、轮船、建筑、运动器材等领域。
三、碳纤维的应用领域1.航空航天领域碳纤维材料在航空航天领域的应用非常广泛，它用于制造飞机和航天器的翼型、机身、尾翼以及导弹等部分。
使用碳纤维材料结构可以有效减轻重量，增强机身刚度，提高机身强度，提高安全性能，扩大运载能力。
2.汽车领域随着环保意识的提高和汽车行业的快速发展，碳纤维材料在汽车行业中也愈来愈受到关注。
汽车轻量化是碳纤维材料应用的一个重要方向，大大提高了汽车的能效。
3.运动器材领域碳纤维也是一种经常被应用于制造运动器材的材料，包括高尔夫球杆、网球拍、自行车等。
碳纤维轻且高强度的特性使其成为运动器材制造材料的最佳选择，并且具有更好的稳定性，更好的控制性和更佳的操作性。
4.建筑领域碳纤维材料在建筑领域的应用也得到了广泛的发展，例如用于修补、加固混凝土结构，提高建筑的抗震能力。
利用碳纤维增强三角形、桥梁和墙体等结构，加固处理后，还可以降低建筑物在自然灾害时的损伤。
活性炭纤维制备技术研究
活性炭纤维制备技术研究（杭州科鉴建设工程检测有限公司浙江杭州 310030）摘要：活性炭纤维具有十分优异的吸附、催化性能，在我国得到了广泛的研究，并广泛应用于环保、化工等各个领域，本文从活性碳纤维的表面结构、孔结构、吸附性能、制备过程中预氧化、碳化和活化工艺及其在环保领域的应用方面进行了探索。
关键字：活性碳纤维；吸附；生产工艺活性炭纤维（activated carbon fiber-acf），亦称纤维状活性炭，作为一种理想的高效吸附材料，是在碳纤维技术和活性炭技术相结合的基础上发展起来的，是继粉状和粒状活性炭之后的第三代活性炭产品，acf是一种高效的吸附分离材料，并以其特殊的表面化学结构和物理吸附特性、催化特性等，被广泛应用于环保、化学化工、食品、医疗卫生、国防军工、航空航天、原子能、电子、交通运输、纺织和日常生活等领域。
1活性炭纤维的结构、性能acf的直径一般为10-30μm，亦被称为纤维状活性炭。
acf主要由c、h、o三种元素组成，其中c的含量均在85%以上，另外pan 基acf、沥青基acf含有氮元素。
活性炭纤维的表面约有60%的c 以类石墨碳形式存在，超过50%的碳原子都位于内外表面，由于表面碳原子的不饱和性，它可以以化学形式结合碳以外的原子及原子基团，从而构成了独特的表面化学结构。
微晶碳在比燃烧温度低的条件下与氧反应生成表面氧化物，主要有羧基、酚羟基、醌基等含氧官能团，此外还有含s、n、卤素等官能团。
对表面特性研究表明，表面酸性与吸附平衡有着密切的关系。
表面酸性增加，对酸性及中性有机物的吸附能力降低，对碱性有机物吸附能力增强，而对水蒸汽的吸附则相反[9]。
acf属于紊乱碳层堆叠的类石墨微晶结构，其基本结构单元是石墨带状层面，石墨层面中π电子具有一定的催化活性，边缘及表面缺陷处的碳原子所具有的不成对电子也可在催化中发挥作用，由于acf表面具有各种酸碱性质不同的含氧基团，它们与金属活性组分的相互作用能力不同，从而对许多反应具有催化作用。
木棉基活性炭纤维研究的开题报告
木棉基活性炭纤维研究的开题报告
1. 研究背景
活性炭是一种常用的材料，具有高吸附性、化学稳定性和高表面积等特点，被广泛应用于水处理、空气净化、气体分离等领域。
而基于纤维的活性炭材料具有更高的
比表面积和更好的物理性能，因此备受关注。
木棉是一种性能良好的天然纤维，具有
高强度、高模量、低密度、生物可降解等特点，因此很适合作为纤维基活性炭的载体。
目前，关于木棉基活性炭纤维的研究还比较少，有待进一步深入探究。
2. 研究目的
本研究旨在制备高性能的木棉基活性炭纤维，并探究其吸附和过滤性能。
3. 研究内容及方法
3.1 制备木棉基活性炭纤维
采用化学活化法制备木棉基活性炭纤维。
将木棉纤维浸泡在活化剂中，经过热处理后形成活性碳纤维。
3.2 材料表征
采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸附-脱附等技术对制备的活性炭纤维进行表征，分析其外观、形貌、孔结构等特性。
3.3 吸附性能测试
以甲醛、苯、甲苯等有机污染物为模型污染物，测试制备的活性炭纤维对其吸附性能，分析其吸附行为、吸附量等特性。
3.4 过滤性能测试
以PM2.5、PM10等颗粒物为模型污染物，测试制备的活性炭纤维对其过滤性能，分析其过滤效率、压降等特性。
4. 预期成果及意义
预计能够制备出高性能的木棉基活性炭纤维，并深入探究其吸附和过滤性能。
这将促进木棉材料在纤维基活性炭领域的应用，提高环境治理的效率和效益，具有重要
的实用价值和应用前景。
活性炭纤维的应用研究与发展
别 １本 是 研 究 和 使 用 Ａ Ｆ的 大 国 ， 产量 近千 吨口。 ３ Ｃ 年 ］
（） ６ 电子 工 业 领 域
中 国于 ２ 纪 ７ 代 末 期 开 展 了 纤 维 的研 究 工 作 ， 本 上 采 用 ０世 ０年 基 利 用 Ａ Ｆ的 比表 面 积 大 、 径 适 中 和 导 电 特 点 ， 用 于 制 造 电池 Ｃ 孔 可 跟 踪 法 ， 体 落 后 于 国 际 水 平 ， 成 规 模 的 主 要 有 黏 胶 基 和 聚丙 烯 腈 产 品 的部 件 ； 用 于 生 产 高 效 小 型 电 容 器 ， 别是 双 层 电容 器 ， 量 是 总 形 可 特 容 基 …． 他 系 列 的 活性 炭 纤 维 如 沥 青 基 等 以及 空 心 活 性 炭 纤 维 、 性 普 通 铝 电解 电容 器 的 １０万 倍 ； 其 活 ０ 可用 于 Ｉ Ｌ Ｉ 超 Ｌ Ｉ 小型 存 贮 永 Ｃ、ｓ 及 Ｓ的 炭 纤 维 纸 等 特 殊 结 构 的活 性 炭 纤 维 也 在 研 究 中 ［。 ５ ３ 久 性 电源 ，避 免 因 停 电 等 事 故 而 给 计 算 机 带 来 的 不 可 估 量 的损 失 ： 还
（ ） 剂 回收 ３溶 Ａ Ｆ吸 脱 附 速 度 快 、 附 容 量 大 、 附 温 度 低 、 含 金 属 离 子 少 ， Ｃ 吸 脱 所
脂 及 的 ， 继 粉 状 和 粒 状 活 性 炭 之 后 的第 三 代 活性 炭 产 品 ］它 具 有 比 表 可 有 效 地 将 工 业 加 工 生 产 的 低 沸 点 化 合 物 、 肪 族 化 合 物 、 某 些 危 是 ， 面 积 大 ， 附 速 度 快 ， 脱 附 等 优 点 ， 别 是 在 低 浓 度 时仍 比 颗 粒 活 性 害 人 体 健 康 的有 机 溶 剂 、 剂 、 蚀 性 溶 剂 等 脱 除 并 回 收 ， 吸 易 特 毒 腐 既减 少 了 环 又 炭 吸 附 效 率 高 。 的微 孔 分 布 均 匀 ， 气 性 良好 ， 制 成 任 意 形 状 的 制 境 污 染 和 对 人 身 的危 害 ． 可 使 溶 剂 得 到 回 收 再 利 用 。 它 透 可 品 ， 脱 色 脱 臭 ， 用 于 溶 剂 回收 装 置 、 气 净 化 器 、 水 器 、 臭 氧 过 能 适 空 净 除 滤 器 、 毒 口罩 、 用 包 扎 绷 带 、 烟 过 滤 嘴 、 金 属 回 收 装 置 等 。 防 医 香 贵
活性炭纤维(ACF)应用于有机废气回收和净化的进展
Ａｄ ａ ｅ ｎ Ａｃ ｉｅ Ｃａ ｂ ｎ Ｆｉ ｅ ｖ ｎｃ ｓｏ ｔｖ ｒ ｏ ｂ ｒ Ａｐｐ ｉｄ ｔ ｈｅ Ｒｅ ｌ ｍ ａ ｉ ｎ ｌｅ ｏ ｔ ｃａ ｔｏ
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前
言
５ ｍ 的 为 大 孔 ， ｍ ～５ ｍ 的 为 中 孔 ， 于 ０ｎ ２ｎ ０ｎ 小 ２ｎ 的为微 孔 … 。Ａ Ｆ具 有 微 孔 形 结 构 ， 孔 半 ｍ Ｃ 微 径 在 ２ ｎ 以下 ， 孔 径 分 布 窄 ， 大孔 ， ｍ 其 无 只有 少 量
活 性炭 纤维 （ Ｃ Ａ Ｆ—Ａ ｔ ｅＣ ｒｏ ｉｅ ） 新 ｃｉ ａ ｎ Ｆｂ ｒ 是 ｖ ｂ
环境保护中活性炭纤维的运用实践分析与研究
环境保护中活性炭纤维的运用实践分析与研究
吕景
【期刊名称】《环保科技》
【年(卷),期】2018(024)004
【摘要】在社会经济不断发展的背景下,环境保护工作得到更多重视,土壤、水、大气等环境污染成为了亟待解决的问题.人们在创新治理方式时引进了活性炭纤维,本文通过分析活性炭纤维的性能,对其在环境保护中的应用展开论述,表明活性炭纤维在环保领域具有较好的应用前景.
【总页数】7页(P52-58)
【作者】吕景
【作者单位】上海汽车集团,上海 200083
【正文语种】中文
【中图分类】X-1
【相关文献】
1.活性炭纤维及其在环境保护中的应用 [J], 陆建兰;张莹
2.活性炭纤维固相微萃取方法分析酱油中的苯甲酸 [J], 贾金平;冯雪;王亚林;方能虎;吴旦
3.活性炭和活性炭纤维在高压脉冲放电水处理中催化作用的对比研究 [J], 张延宗;郑经堂;曲险峰;李石;陈宏刚
4.活性炭和活性炭纤维在高压脉冲放电水处理中催化作用的对比研究 [J], 张延宗;郑经堂;曲险峰;李石;陈宏刚
5.应用活性炭纤维型固相微萃取器定量分析化妆品中的甲醇 [J], 杨骥;郭锐;彭娟;谢志刚;贾金平;王亚林
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新型生物质碳材料的研究进展
新型生物质碳材料的研究进展摘要: 碳材料是重要的结构材料和功能材料,利用生物质原料制备各种碳材料,可以降低碳材料生产成本,实现碳材料的可持续发展。
本文较系统地介绍了新型生物质碳材料的制备方法以及应用前景,总结了近年来国内外生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛等碳材料的相关研究报道。
关键词: 生物质;碳纤维;活性碳纤维;碳分子筛碳材料以其优良的耐热性能、高导热系数、良好化学惰性、高电导率等优点,被广泛应用于冶金、化工、机械、电子、航空等领域。
近年来,由于化石资源的短缺,碳材料的发展和应用受到了限制。
生物质资源如林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源植物等属于可再生资源而成为化石资源的替代品,而且大部分生物质资源都含有丰富的碳元素,成为制备各种碳材料的丰富原料。
自碳材料诞生起,以可再生的生物质资源为原料制备各种碳材料一直都是研究者关注的重点.。
1. 新型生物质碳材料目前,研究较多和应用比较广泛的新型生物质碳材料有各种生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛。
1．1 生物质碳纤维碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量90%以上。
它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下炭化而制得。
作为高性能纤维的一种,碳纤维既有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强材料。
由于其特有的高比强度、高拉伸模量、低密度、耐高温、抗烧蚀、低热膨胀等特殊性能,已成为发展航天航空等尖端技术和军事工业必不可少的新材料。
目前碳纤维制备方法主要有有机纤维法和气相生长法。
以各种生物质原料为前驱体的碳纤维,其制备大多采用有机纤维法,即采用不同的有机纤维为原料,经纺丝、氧化、炭化、石墨化、表面处理、上胶、卷绕及包装,分别制得各种不同性能的碳纤维和石墨纤维。
1．2 生物质活性碳纤维活性碳纤维(activatedcarbonfiber,ACF)是将碳纤维及可炭化纤维经过物理活化、化学活化或两者兼有的活化反应所制得的具有丰富和发达孔隙结构的功能型碳纤维。
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第21卷 第2期V ol 121 N o 12材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering总第82期Apr.2003文章编号:10042793X (2003)022*******收稿日期:2002208211;修订日期:2002210223作者简介:程祥珍(1977-),女,国防科技大学航天与材料工程学院博士生,现从事高性能S iC 纤维研究.活性炭纤维研究与应用进展程祥珍,肖加余,谢征芳,宋永才(国防科技大学航天与材料工程学院CFC 重点实验室,湖南长沙 410073) 【摘 要】 活性炭纤维(ACF )是由有机纤维先驱体制得的一种理想的高效吸附材料。
ACF 以其特殊的表面化学结构和物理吸附特性广泛应用于环境保护、电子工业、化工、医疗卫生、低成本S iC 纤维制备等领域。
本文就ACF 的结构与吸附特性、制备与应用等做了较系统的综述,并对其发展趋势做出了展望。
【关键词】 活性炭纤维;制备;结构;吸附特性;应用中图分类号:T Q342+174 文献标识码:AR esearch and Application Progress of Activated C arbon FiberCHENG Xiang 2zhen ,XIAO Jia 2yu ,XIE Zheng 2fang ,SONG Yong 2cai(College of Aerosp ace &Materials E ngineering ,N ational U niversity of Defense T echnology ,Ch angsh a 410073,China)【Abstract 】 As high effective ideal ads orbents ,activated carbon fibers (ACF )are prepared from the precurs ors of s ome organicfibers.Due to the special sur face structure and ads orption properties ,ACF are widely used in the fields such as environmental protection ,electronic industry ,medical treatment ,chemical engineering ,and low 2cost S iC fiber.The microstructures ,ads orptionproperties ,preparation methods ,and applications of activated carbon fibers are briefly reviewed.Meanwhile ,the next research objective is prospected.【K ey w ords 】 activated carbon fiber ;preparation ;structure ;ads orption properties ;application1 前 言活性炭纤维(Activated Carbon Fiber ,ACF )作为一种理想的高效吸附材料,是在碳纤维技术和活性炭技术相结合的基础上发展起来的,是继粉状和粒状活性炭(G ranularActivated Carbon ,G AC )之后的第三代活性炭产品[1～4],并以其特殊的表面化学结构和物理吸附特性广泛应用于环保、电子、医用卫生、化工等领域。
1962年,美国专利首次涉及到ACF 技术,Abbott 以粘胶纤维为原料,进行炭化和活化等处理后成功地制成了ACF ;同年,日本进藤以特种聚丙烯腈为原料,制得PAN 基ACF ;1972年,Arons 和Macnair 以酚醛为原料制得ACF ;1975年,东洋纺织公司制成高性能粘胶基ACF 和再生ACF ;1983年,日本炭素公司和尤尼吉卡公司开发生产沥青基ACF ;1977年,商品粘胶(纤维素)基ACF 问世,其后聚丙烯腈(PAN )基、酚醛基、沥青基相继实现工业化生产;日本、美国、俄罗斯、英国,特别日本是研究和使用ACF 的大国,年产量近千吨[4,5]。
20世纪80年代,我国上海纺织科学研究院、中国纺织大学、中山大学和中国科学院山西煤炭化学研究所、复旦大学、天津工业大学、天津大学、吉林工学院等单位也开展了ACF 的研究工作。
90年代以来,我国在ACF 的研究和生产方面也取得了很大进步,ACF 的生产能力已达数百吨[4～6]。
如1995年鞍山东亚碳纤维有限公司建成年产45吨的沥青基Carboflex ACF 生产线[5]。
此外,秦皇岛紫川炭纤维有限公司是国内生产粘胶基ACF 及其制品的规模较大的专业化企业之一。
2 ACF 的制备作为ACF 先驱体的有机纤维主要有粘胶基、聚丙烯腈(PAN )基、酚醛基、沥青基、聚乙烯醇(PVA )基、苯乙烯Π烯烃共聚基和木质素纤维等,其中前四种均已实现工业化[1～6]。
不同原料生产的ACF 的主要优缺点如表1所示[1,2]。
以PAN 基ACF 及其制品为例,其制备工艺如图1所示[2～4]。
预处理主要有盐浸渍和预氧化两种方式[2,4]。
盐浸渍是将原料纤维充分浸渍在盐(磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐等)溶液中,然后使其干燥。
该法用在粘胶基ACF 生产中,与直接进行炭化或活化的相比,既可提高收率,同时其纤维力学和吸附性能也得到改善。
预氧化处理一般采用空气预氧化的方法,原料纤维在一定的温度范围内,缓慢预氧化一定时间,或者按照一定升温程序升温预氧化。
预氧化主要是为了防止PAN 纤维、沥青纤维等高温炭化和活化时发生熔融并丝。
将盐浸渍与预氧化处理结合起来,可以得到更好的结果。
酚醛系纤维中因为酚醛树脂具有苯环样的耐热交联结构,可以直接进行炭化和活化而不必经过预氧化,其工艺简单而且容易制得比表面积大的ACF [2,8]。
表1 不同原料ACF 的主要优缺点T able 1 The prim ary advantages &disadvantagesof ACF derived from different m aterials种类主要优缺点粘胶基原料低廉,但收率低,强度低,生产工艺较复杂PAN 基结构中含氮,对硫氮系化合物有催化作用,具有高吸附性能,强度高,工艺简单、成熟酚醛基原料价廉,收率较高,工艺简单,不需要进行预处理沥青基原料价廉,收率高,杂质多,不易制得连续长丝,深加工困难,强度低PAN 纤维预处理炭化碳纤维炭化活化PAN 基ACF ACF 制品纤维集合体(毡、织物等)炭化活化活性纤维集合体图1 PAN 基ACF 及其制品的制备工艺示意图Fig.1 Schematic preparation process of PAN 2based ACF &its products炭化是在惰性气体(如氮气或氩气等)环境下于800～1000℃对纤维进行热处理,排除大部分非碳成分,形成具有类似石墨微晶结构的炭化纤维。
活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维,使所得ACF 具有理想的微孔结构和较高的比表面积[1～4]。
活化的方法包括气体活化法和化学活化法。
目前工业上主要采用以水蒸汽、二氧化碳(用N 2稀释)、氧气及其混合气体等为活性介质的气体活化法。
气体活化法通常在700～900℃,处理10～60min ,过程中伴随着碳的烧失,达到活化目的。
化学活化法是以氢氧化钾、氨水、磷酸、硼酸、硫酸、硝酸或氯化锌等为活化剂,通过浸渍和混合的方法充分接触作用一定时间,之后置于反应炉中在惰性气氛如N 2中加热至350～500℃,最后用水充分洗去碳材料中的活化剂,以形成微孔,从而得到较高表面积[2,4,6,9～13]。
孔径大小可以通过活化工艺来调整。
通常采用的工艺方法有:通过活化工艺或活化程度的改变,达到生成纳米级的分子筛碳纤维至纳米级通用的ACF ;在原纤维中添加金属化合物或其它物质再炭化活化,或在ACF 添加金属化合物后再活化以得到中孔为主的ACF ;为使ACF 具有大孔,可使原料纤维预先具有接近大孔的孔径;ACF 与烃类气体反应,烃类热解可在细孔壁上沉积炭,使孔径变小;另外,ACF 经高温后处理,也可使孔径变小[1～3,6,12,13]。
3 ACF 的组成、结构与性能ACF 的直径一般为10～30μm ,亦被称为纤维状活性炭[6]。
ACF 主要由C 、H 、O 三种元素组成。
不同原料生产的ACF 的化学组成如表2所示[2,3,8]。
表2 不同原料ACF 的化学组成T able 2 The chemical compositions of ACFderived from different ra w m aterialsACF 种类C %H %N %O %粘胶基9210～9415016～018219～315PAN 基8810～9110017～019215～515215～818沥青基～9311～510～019～110酚醛基9110～9510016～018210～310其中约有60%的C 以类石墨碳形式存在[8]。
ACF 有超过50%的碳原子都位于内外表面[6],由于表面碳原子的不饱和性,它可以以化学形式结合碳以外的原子及原子基团,从而构成了独特的表面化学结构。
ACF 与G AC 有显著的不同,其直径小,孔隙直接开口于纤维表面,是一种典型的微孔炭,具有较大的比表面积。
图2和图3显示了两者在孔径分布及表面形态结构上的区别[1,2,7,14]。
图2 ACF 与G AC 的孔径分布Fig.2 The aperture distribution of ACF &G AC图3 ACF 与G AC 的表面形态结构模型示意图Fig.3 Schematic su frace con figurationm odel of ACF &G ACACF 以其表面大量的不饱和碳构筑成了独特的吸附结构,它是一种典型的微孔炭,被认为是“超微粒子、表面不规则的构造以及极狭小空间的组合”[6]。
其含有的许多不规・482・ 材料科学与工程学报2003年4月则结构(杂环结构)或含有表面官能团的微结构,具有极大的表面积,也就造就了微孔相对孔壁分子共同作用形成强大的分子场,提供一个吸附态分子物理和化学变化的高压体系。
由图2可见,ACF不含有大孔,其微孔占大多数。
当微孔与分子尺寸大小相当时,在范德华力的作用下,相距很近的相对孔壁的吸附场发生叠加,引起微孔内吸附势的增加。