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活性炭是碳捕集的重要吸附材料,有很大的应用前景。本论文研究了三种高效生物质基活性炭的制备及其对CO2的吸附特性,并且阐明了活性炭的结构和吸附CO2的关系,提出了在不同条件下吸附CO2的活性炭窄微孔的准确范围。分别用竹子、松子壳和瓜子壳作前体物,用KOH作活化剂制备了三种活性炭,并对其制备参数进行了优化。碱炭比和活化温度是影响活性炭对CO2吸附量的最重要的参数。前体物的颗粒大小和活化时的升温速率对活性炭吸附CO2的吸附量影响很小。瓜子壳基活性炭的最优碱炭比远小于竹炭和松子壳基活性炭。使用化学改性的方法不能提高材料对CO2的吸附量。松子壳基活性炭在273K和1bar对CO2的吸附量达到7.7mmol g-1,明显高于已报道过的生物质基活性炭。竹炭对CO2的吸附和脱附等温线几乎完全重合,表明材料对CO2的吸附是高度可逆的。随着活化温度的升高,活性炭材料对CO2的吸附量显著下降。材料的碱炭比或活化温度越高,其吸附量随温度的升高下降的越多。这三种活性炭对CO2有很好的吸附选择性,并且都可以在真空条件下进行再生。通过扫描电镜(SEM)可以看到竹炭及松子壳基活性炭高度发达的孔结构。竹炭的比表面积随着碱炭比的升高线性增加。活性炭对CO2的吸附量与其比表面积间没有正相关关系,表明比表面积不是控制CO2吸附的关键因素。碱炭比和活化温度对活性炭的窄微孔分布有很大的影响。随着碱炭比或活化温度的升高,活性炭在0.55nm附近的孔体积(V0.55)先增大后减小,与其在273K和1bar下对CO2的吸附量的变化趋势一致。因此,可以用V0.55来评价材料在该条件下对CO2吸附性能。在273K和1bar下,活性炭对CO2的吸附量与其0.33-0.82nm的窄微孔体积呈线性关系,表明该范围的窄微孔对其在该条件下对CO2的吸附起到了主要作用。随着吸附压力从1bar降低至0.15bar,对CO2吸附起主要作用的窄微孔的孔径范围从0.33-0.82nm缩小至0.33-0.50nm。随着吸附温度从273K逐渐升高至348K,对CO2吸附起主要作用的窄微孔的孔径范围从0.33-0.82nm缩小至0.33-0.52nm。在典型的烟气条件(348K,0.15bar)下,活性炭对CO2的吸附起主要作用的窄微孔的孔径范围已经缩小至0.33-0.40nm。