一种无需不熔处理工艺的球形沥青基活性炭的制备方法
中间相炭微球
催化剂载体
中间相炭微球可吸附某些催化剂而成为催化 剂,若对其进行等离子体预处理 ,可增大催化剂 吸附量。
由于MCMB具有相对较大的导电性 ,也可用于 电极的催化剂载体 。
其他用途
另外 ,MCMB还可用作填充材料、导电材料、 阳离子交换剂、功能复合材料以及表面修饰炭材 料等。 若能廉价高效地进一步制得具有特定尺寸、 结构定向性好的中间相炭微球 ,就可以使之更广 泛地应用于诸如机械工业、核能工业、化学工业、 半导体工业、新能源、环保等领域。
对炭质中间相的形成理论的研究大致经历 了三个阶段，形成了具有代表性的三种理论：
传统理论 “微域构筑”理论 “球形单位构筑”理论
传统理论
沥青加热到>350℃时，经热解、脱氢、环化、 缩聚和芳构化等反应，形成分子量大、热力学稳 定的多核芳烃化合物的低聚物，并相互堆积、成 为两维有序的聚集体。 随反应程度的提高，低聚物的分子量和深度增 大。由于缩聚分子呈平面状，分子厚度几乎不变。 随分子量增加，分子长径比不断增加，当长径比 超过一临界值时，发生相转变，成为有序的片状 液晶体。 随片状液晶体浓度增加，为使平行排列的平面 分子所形成的新相稳定，要求体系表面自由能最 小，因而转化为表面体积最小的圆球形。
“微域构筑”理论避开了球体片层之间相互 插入而长大的不合理解释，但引入了实际上并不
存在的片状分子堆积单元（即，规则微晶），使
得该理认也有待改进。
“球形单位构筑”理论
天大化工学院李同起、王成扬等人在研究非 均相成核中间相形成的基础上，提出了含有一定 喹啉不溶物的煤焦油沥青中中间相形成的“球形 单位构筑”理论，该理论认为：中间相形成和发 展过程是三级结构的连续构筑，先由小芳香分子 缩聚形成大平面片层分子（一级结构），再由大 平面片层分子层积形成球形的中间相构筑单元 （二级结构），然后由这些构筑单元直接堆积形 成中间相球体（三级结构）。
沥青基球形活性炭的制备与研究
第42卷第4期2019年8月V ol.42No.4Aug.2019辽宁科技大学学报Journal of University of Science and Technology Liaoning 沥青基球形活性炭的制备与研究莫宝庆，沈连仲，田昊，徐桂英，周卫民（辽宁科技大学化学工程学院，辽宁鞍山114051）摘要：采用煤焦油中温沥青（软化点为83℃）为主要原料，以悬浮法制备沥青球。
采用SEM 、BET 来表征沥青球的表面形貌。
探讨成球温度、搅拌速度、分散剂浓度等成球工艺条件对沥青基球形活性炭成球形貌的影响。
结果表明，在成球温度为85℃，搅拌速度为300r/min ，分散剂质量浓度为15g/L 的条件下制备的沥青球球形度好，表面光滑。
将制备的沥青球经过不熔化、炭化后成功制备了微孔占比为80%，比表面积为772m 2/g 的沥青基球形活性炭。
关键词：煤沥青；球形活性炭；球形度；粒径中图分类号：TQ424.1文献标识码：A 文章编号：1674-1048（2019）04-0282-05DOI ：10.13988/tl.2019.04.009球形活性炭（Spherical activated carbon ，ASC ）作为一种新型功能材料，除了具有传统活性炭的吸附性能外，凭借着其特有的几何形状，在提高填充密度、减少床层压降等方面表现出一系列优异的性能［1］，目前已广泛应用于催化剂载体、环保和生物医学等相关领域［2］。
按原料来源的不同，球形活性炭可分为煤基、高分子树脂基和沥青基球形活性炭。
其中，沥青基球形活性炭（Pitch spherical activated carbon ，PSAC ）具有更高的机械强度、更好的吸附性能、更低的灰分和对称的容重［3］，是当前研究和开发的热门方向之一［4］。
其制备过程一般包括沥青的球化、氧化不熔化、炭化和活化［5］。
沥青球的球形度和形貌对后续的氧化、炭化等工艺及应用有着重要的影响，因此球形度好、表面光滑的沥青球的制备是加工沥青基球形活性炭的先导工序和关键环节［6］。
沥青基球形硬炭
沥青基球形硬炭在全球新材料科技的快速发展背景下，炭材料因其独特的物理化学性质，在能源、环保、电子等多个领域展现出广泛的应用前景。
其中，沥青基球形硬炭，作为一种新型的炭材料，以其优异的性能和广泛的应用潜力，逐渐成为了研究的热点。
本文旨在全面介绍沥青基球形硬炭的制备、性能特点以及应用前景，以期为相关领域的研究与应用提供参考。
一、沥青基球形硬炭的概述沥青基球形硬炭（Pitch-based Spherical Hard Carbon，简称PSHC）是一种以沥青为前驱体，通过特定的工艺制备而成的球形硬炭材料。
其制备过程主要包括沥青的预处理、球形化、碳化以及活化等步骤。
PSHC具有高的比表面积、发达的孔隙结构、良好的导电性和化学稳定性等特点，因此在储能、催化剂载体、吸附分离等领域具有广泛的应用潜力。
二、沥青基球形硬炭的制备工艺1. 沥青的预处理沥青作为PSHC的前驱体，其性质对最终产品的性能具有重要影响。
因此，在制备过程中需要对沥青进行适当的预处理，以改善其流动性和可加工性。
常用的预处理方法包括热处理、氧化处理以及溶剂处理等。
2. 球形化球形化是制备PSHC的关键步骤之一，其目的是将沥青转化为球形颗粒。
常用的球形化方法包括喷雾干燥法、乳化法以及溶剂挥发法等。
这些方法通过控制沥青的分散状态、表面张力以及溶剂的挥发速度等因素，实现沥青的球形化。
3. 碳化碳化是将球形沥青转化为硬炭的过程，通常在惰性气氛下进行。
在碳化过程中，沥青中的有机成分逐渐分解并转化为炭质结构，同时伴随着气体的释放和孔隙的形成。
碳化的温度和时间对PSHC的孔隙结构和性能具有重要影响。
4. 活化活化是进一步提高PSHC孔隙率和比表面积的过程，通常在氧化性气氛（如二氧化碳或水蒸气）下进行。
在活化过程中，硬炭表面的部分炭原子与氧化性气体反应，生成气体并留下孔隙。
通过控制活化条件，可以调控PSHC的孔隙结构和比表面积。
三、沥青基球形硬炭的性能特点1. 高的比表面积和发达的孔隙结构PSHC具有高的比表面积和发达的孔隙结构，这使其具有良好的吸附性能和催化性能。
沥青基多孔碳材料及其制备方法、硅碳负极材料及二次电池
沥青基多孔碳材料及其制备方法、硅碳负极材料及二次电池- 沥青基多孔碳材料是一种由沥青作为碳源制备的多孔碳材料。
沥青本身具有丰富的碳含量和高分子结构，可以通过热解、活化、碳化等方法制备多孔碳材料。
多孔结构可以提供更多的表面积和孔隙，有利于电池材料的电化学反应和电荷传输。
- 制备沥青基多孔碳材料的方法包括热解碳化法、化学活化法和物理活化法等。
其中，热解碳化法通过在高温下加热沥青，使其发生热解反应生成碳，并在碳化过程中形成多孔结构。
化学活化法则是通过在碳化前后使用化学活化剂，如氢氟酸、磷酸等，来改变材料的孔隙结构和表面性质。
物理活化法通过在碳化过程中施加一定的物理活化条件，如高压、高温、活性气体等，来形成多孔结构。
- 硅碳负极材料是一种由硅和碳组成的复合材料，用于二次电池的负极。
硅具有高容量和良好的电子导电性能，可以提高负极材料的比容量和循环稳定性。
但硅的体积膨胀和收缩过程中容易产生表面剥落、颗粒粉化等问题，导致材料损失和电池性能下降。
碳作为硅的包裹材料，可以缓解这些问题，同时保持硅的优良性能。
- 制备硅碳负极材料的方法包括机械混合法、溶液浸渍法和化学气相沉积法等。
机械混合法通过将硅和碳材料进行机械混合和球磨，形成硅颗粒被碳包裹的复合材料。
溶液浸渍法则是将硅材料溶解在溶液中，然后浸渍到碳材料上，并通过热处理将其结合。
化学气相沉积法利用化学反应在碳材料表面沉积硅材料，并形成硅碳复合材料。
- 硅碳负极材料在二次电池中具有广泛应用，如锂离子电池和钠离子电池等。
其中，硅碳负极材料在锂离子电池中得到了广泛研究和应用，可以大幅提高锂离子电池的比容量和循环寿命。
通过优化硅和碳的配比、制备方法和电池结构等方面，可以进一步提高硅碳负极材料的电池性能。
球形成型活性炭的制备及性能研究
甲基蓝初始溶液于容量瓶中 , 称取等质量 0. 2 g的 不同炭土比试样 ,分别置入各个容量瓶中 ,振荡 1 h, 然后室温静置吸附 20 h。取上层清液测定光度值 , 并计算去除率 ,见图 2。
去除率 = [ ( C0 - C t ) / C0 ] × 100% ( 1 )
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1. 3 球形成型活性炭性能测定方法 1. 3. 1 强度测定 在同一配方和处理工艺的球形
颗粒中取相同粒径的试样 5 个 , 用万能材料试验机 测试颗粒最大载荷 , 实验时加载速率 0. 3 mm /m in。 去掉最大值和最小值 , 用剩余数值计算出颗粒平均 压力值 。将试样置入盛有自来水的烧杯中浸泡 6 h 后取出 ,按上述步骤测得最大载荷为湿强度 。
。与压块柱状形态活性炭
[6]
相比 ,球形成型活性炭具有外表为近球形 , 表面光 滑 ,成型颗粒之间均匀的空隙有利于流体匀速通过 , 流动阻力小等系列优点 , 有望得到更广泛的应用 。 本文探索了用木质粉末活性炭 , 添加凹凸棒土和一 定量的硅溶胶制备球形成型活性炭的工艺 , 并对成 型后球形活性炭的性能进行了初步研究 。
江苏 南京 211189; 2. 河海大学 材料科学与工程学院 ,江苏 南京 210098)
摘 要 : 以木质粉末活性炭为原料 ,凹凸棒土为添加剂 , 硅溶胶为粘结剂 , 制备了球形成型活性炭 。考察了活性炭 与凹凸棒土质量比 、 硅溶胶加入量 、 焙烧温度和焙烧时间等因素对球形成型活性炭的干强度 、 湿强度和亚甲基蓝去 除率的影响 。结果表明 ,活性炭与凹凸棒土质量比为 7 ∶ 3, 25%硅溶胶溶液加入量为 35% , 在 380等 : 球形成型活性炭的制备及性能研究
球形活性炭的加工工艺
球形活性炭的加工工艺
球形活性炭的加工工艺包括以下步骤：
1. 选择原料：选择高质量的原料，通常是木材、某些种类的煤炭或废弃物的碳素化合物。
2. 制备原料：将选择的原料进行破碎、筛分和干燥等处理，以去除杂质、调整粒度和水分含量，并确保原料的统一性。
3. 碳化处理：将经过处理的原料放入到高温环境中，进行干燥和碳化处理。
碳化可以使用多种方法，例如干馏、热解或气化等，以使原料中的有机物质转变为纯碳。
4. 洗涤处理：将碳化后的材料进行洗涤处理，以去除残留的灰分、杂质和化学物质。
5. 活化处理：将洗涤后的材料进行活化处理，以增强其孔隙结构和吸附性能。
活化可以采用物理活化或化学活化的方法，例如使用水蒸汽或化学试剂进行处理。
6. 干燥处理：将活化后的材料进行干燥处理，以去除水分并提高产品的稳定性。
7. 粉碎和筛分：将干燥后的材料进行粉碎和筛分处理，以获得一定粒度范围内
的球形活性炭产品。
8. 磁选处理：对球形活性炭进行磁选处理，以去除铁等磁性杂质。
9. 包装和贮存：将最终的产品进行包装和贮存，以确保产品的质量和安全性。
以上是一般球形活性炭的加工工艺流程，具体的加工工艺可能会因原料的不同或产品的特定要求而有所差异。
【精品文章】一文了解碳微球制备方法及应用
一文了解碳微球制备方法及应用
碳微球具有自烧结性能、化学惰性、高堆积密度、优良的导电和导热性等优异性能，广泛用于高密高强碳材料、高性能液相色谱柱填料、催化剂载体、超高比表面积活性炭和锂离子二次电池负极材料等，越来越受到人们的重视。
下面小编简要介绍碳微球的制备方法及应用。
一、碳微球概述
球形碳材料是在20世纪60年代发现的，人们在研究焦炭的形成过程中发现沥青类化合物在热处理过程中会发生中间相转变，生成中间相小球，称为中间相碳微球。
左图：碳微球示意图；右图：碳微球SEM图
碳微球按照内部结构可分为实心碳微球、中空碳微球和核壳碳微球。
中空碳微球比实心碳微球和核壳碳微球密度小，比表面积大，在吸附性领域更具优势；石墨化程度高的碳微球比石墨化程度低的碳微球稳定性更好，在电学、磁学和力学领域更具优势。
二、碳微球制备方法
碳微球制备方法主要有：溶剂（水）热法、化学气相沉积法（CVD 法）、模板法、机械球磨法、乳化法等。
其中溶剂热法、CVD 法和模板法是目前制备碳微球的 3 种相对有效的方法，但3种不同方法所得碳微球的结构和性能迥异。
1、溶剂（水）热法
溶剂热法是合成具有特种结构和性能的化合物与新材料的一种有效方法，是目前研究的热点之一。
溶剂热法制备碳微球是在高温高压密闭环境。