酚醛树脂基球形活性炭的制备及应用

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本论文以苯酚和甲醛为反应单体,通过悬浮聚合法制备酚醛树脂基球,详细考察了制备过程中的工艺参数对树脂球粒径及其分布的影响;然后以酚醛树脂球为炭前驱体制备球形活性炭(PFSAC),研究PFSAC对苯和正庚烷的吸脱附性能;最后以水热法和KOH活化法制备出微米级球形活性炭,并考察其在有机电解液中的电化学性能。本论文的主要内容与研究成果如下:酚醛树脂球在制备过程中考察的工艺参数有:PVA浓度;搅拌速率;苯酚与甲醛的摩尔比;固化剂的量;催化剂和稳定剂的类型。通过优化工艺参数,能够得到球形活性炭最佳前躯体酚醛树脂球,其粒径范围0.3~0.6mml,收率达50.22 wt%,炭化物堆密度为0.88g/cm3,球形活性炭的BET比表面积为1718 m2/g,总孔容为0.71 cm3/g(DFT)。研究自制球形活性炭(PFSAC)和商业球形活性炭对苯气的吸脱附性能并得出:各活性炭样品的再生性能良好;自制活性炭对苯的平均饱和吸附量最大,达到1.48 mmol/g,活性炭的饱和吸附量与其样品中0.585~1.17nm的孔径所对应的比表面积呈较好的线性关系,其R值为0.97;各活性炭样品在250℃和300℃的组合温度下比单一的温度下脱附所需的时间要短,且自制活性炭的脱附时间最短。对正庚烷的研究发现:各活性炭样品的脱附时间随温度的升高而降低,同一温度下脱附等量的正庚烷所需时间与活性炭样品的中孔含量及比表面积相关。以苯酚和六次甲基四胺为原料在180℃水热条件下制得微米级树脂球,经炭化和氢氧化钾活化处理,可得到最高BET比表面积为1583 m2/g且以微孔为主的活性炭微球;该材料在1 mA电流密度下的比电容达140.98 F/g,但经过200个充放电循环后比电容保持率只有63%,而含有较多中孔的活性炭微球在经过200个循环后比电容保持率能达到85%。
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