改性ACF的制備及性能和對(duì)空氣中SO-,2-吸附的研究.pdf

1、本文針對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）的催化劑對(duì)空氣中SO2的中毒問(wèn)題，展開(kāi)了對(duì)活性炭纖維（ACF）的改性制備與應(yīng)用研究，為了進(jìn)一步提高改性ACF的吸附性能，對(duì)其進(jìn)行了二次活化改性處理。通過(guò)對(duì)ACF的吸附性能評(píng)價(jià)和表征研究了結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，通過(guò)改性ACF對(duì)空氣中的SO2的吸附研究，為有效提高ACF的吸附性能并解決燃料電池催化劑中毒問(wèn)題積累了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。選用Na2CO3、KI、Cu2+、Mn2+四種改性劑，采用共混與高溫活化相結(jié)合的方

2、法對(duì)ACF進(jìn)行改性處理，考察了不同因素對(duì)吸附性能的影響。通過(guò)比較吸附性能對(duì)其制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，Na2CO3改性劑的最佳改性活化條件為：在700℃高溫N2保護(hù)下，改性劑濃度為15％，活化時(shí)間為40min，此時(shí)ACF-Na的碘值為1144．91mg·g-1，堿性官能團(tuán)含量為76．34mmol·g-1，得率為90．51％；KI改性劑的最佳改性活化條件為：在700℃高溫N2保護(hù)下，改性劑濃度為2％，活化時(shí)間為60min，此時(shí)ACF-I的碘值為1

3、167．29mg·g-1，堿性官能團(tuán)含量為61．14mmol·g-1，得率為90．4％；Cu2+改性劑的最佳改性活化條件為：在700℃高溫N2保護(hù)下，改性劑濃度為15％，活化時(shí)間為40min，此時(shí)ACF-Cu的碘值為1185．2mg·g－1，堿性官能團(tuán)含量為39．57mmol·g-1，得率為93．81％；Mn2+改性劑的最佳改性活化條件為：在700℃高溫N2保護(hù)下，改性劑濃度為2％，活化時(shí)間為80min，此時(shí)ACF-Mn的碘值為965．

4、84mg·g－1，堿性官能團(tuán)含量為82．99mmol·g-1，得率為89．74％。XRD，SEM，EDS測(cè)試結(jié)果表明：改性ACF為亂層石墨結(jié)構(gòu)，改性劑在ACF表面分布均勻，使ACF微孔數(shù)量增加，比表面積增大，其中Na在ACF-Na中的質(zhì)量百分比為5．21％，原子百分比為2．97％；K在ACF-I中的質(zhì)量百分比為17．92％，原子百分比為31．03％，I在ACF-I中的質(zhì)量百分比為65．11％，原子百分比為34．73％；Cu在ACF-Cu

5、中的質(zhì)量百分比為18．86％，原子百分比為4．8％；Mn在ACF-Mn中的質(zhì)量百分比為2．26％，原子百分比為0．28％。Cu2+改性劑對(duì)ACF-Mn進(jìn)行二次改性活化處理的吸附性能最好，得到的最佳改性活化條件為：在700℃高溫N2保護(hù)下，改性劑濃度為10％，活化時(shí)間為50min，此時(shí)ACF-Mn-Cu50碘值為1605．36mg·-1，堿性官能團(tuán)含量為119．86mol·g-1。XRD、SEM和EDS分析表明，ACF-Mn-Cu50的銅

6、晶體粒徑最大，有序化程度和石墨化程度同時(shí)提高了。并且Cu在ACF-Mn-Cu50中的質(zhì)量百分比為24．36％，原子百分比為6．32％，Mn在ACF-Mn-Cu50中的質(zhì)量百分比為0．84％，原子百分比為0．25％。 改性ACF吸附空氣中的SO2的結(jié)果表明：吸附溫度為60℃，空氣流速分別為Q1=0．3L·min－1，Q2=0．4L·min－1時(shí)，吸附劑ACF-Mn－Cu50的吸附效果要略好于吸附劑ACF－Mn，二次改性活化提高了