堿活化石油焦制備活性炭過程中插層鉀的脫插研究.pdf

1、KOH活化所制備的活性炭因其特有的表面性質和豐富的孔隙結構，在儲氣（氫氣、甲烷等）、儲能（雙層電容器）、吸附分離和催化載體等方面顯示出優(yōu)異的特性。由KOH活化相關機理可知，在高溫活化（溫度高于金屬鉀的沸點762℃）過程中產生的鉀單質會轉化為鉀蒸汽于石墨六角碳網層片中穿梭插層，進一步形成孔隙結構。這一過程對于所制活性炭孔隙結構的發(fā)展起著舉足輕重的作用。但性能良好的產品卻建立在安全隱患之上，插層鉀(K-GICs)的存在并不穩(wěn)定，在一定溫度、

2、較低壓力下置于空氣、水蒸氣、氧氣等氣氛中就會發(fā)生金屬鉀的脫嵌，且鉀單質的化學性質非?；顫姡艋罨漠a物暴露在空氣中，反應體系內的K會直接被氧化甚至發(fā)生燃燒。工業(yè)生產通常采用水洗的辦法脫除產物中的K-GICs，其本質是，伴隨著K-GICs的脫除雜原子氧被引入活性炭中。這也啟示在活性炭的制備過程中以K-GICs的脫插作為手段可以制備功能化摻雜活性炭。
　　基于此，本文主要圍繞堿活化法制備活性炭的規(guī)模化生產所面臨的科學和技術瓶頸展開工作

3、，以降低堿焦比和反應過程杜絕安全隱患作為切入點，以活化過程中K-GICs的脫插反應為手段，引入異種原子。選用遼化石油焦(PC)和KOH作為原料，活化溫度為780℃，活化時間為60min，KOH/PC=2的條件下制備活性炭。在活化階段結束后爐溫降至一定溫度時向反應體系內引入脫插試劑（主要包括:H2O、CH3OH、CH3CH2OH和CH3COOH）對活化產物中的K-GICs進行脫插，并考察其反應性?；谏鲜龇椒ǎx用以上四種脫插試劑對K-G

4、ICs進行脫插反應，結果表明:H2O、CH3OH、CH3CH2OH和CH3COOH與K-GICs均有反應活性，可以有效脫除反應體系中的K及活化產物中的K-GICs;針對不同含量脫插物質與K-GICs反應劇烈程度不同，引入適宜含量的脫插試劑，H2O(7％)、CH3OH(6％)、CH3CH2OH(6％)及CH3COOH(5％)均可有效促進活性炭孔隙結構的發(fā)展。進一步分析脫插試劑的引入與所制活性炭微晶結構之間關系發(fā)現，引入不同脫插試劑后，活性