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分散MgO对活性炭纤维结构及吸附性能的影响
作者:管理员    发布于:2016-09-28 09:17:20    文字:【】【】【

  的甲烷吸附装置,采用重量法测量活性炭纤维对甲烷气体的等温吸附量。压力范围为0~甲烷气体吸附装置2结果与讨论通用级沥青炭纤维为较小分子的无取向结构,其芳烃片层排列不规则,它们之间留有空隙,在碳原子所组成平面的边缘点,碳原子成不饱和性,存在许多含ONH等的基团或官能团,如羧基、酚基、醌基羰基和内脂基等。PCF浸渍Mg(N3)2溶液的过程中,根据电极性和表面自解差别,Mg>水合体首先亲和在PCF表面极性官能团处(如-C-H-C-OH -C=,其次,吸附在炭纤维表面的孔隙或孔穴中。

  C时,浸渍在炭纤维表面上的Mg(N3)2分解为MgO与氮的氧化物(NO或N02),随温度升高,Mg(N3)2逐渐分解完全。当温度继续升高达到活化温度、并通入活化剂C02和H20后,炭纤维活化形成微孔,从而得到PACF-MgO. 1摄附前2敬附后22PACF-MgO的X射线衍射分析22.1PACF-MgO吸附甲烷前的X射线衍射分析从X射线衍射图谱看(如),MgO的衍射峰尖锐,5条窄衍射峰依次对应MgO的((220)(311)和(222)晶面。说明结晶性良好。其d值与标准衍射卡45-946完全一致,证明它为方镁石型晶体。从图谱上还可以看出,衍射谱两个宽峰,其中强峰在29=23附近,弱峰在29=43分别对应石墨的(002)面和(100)面,且峰型较宽,表明纤维是由部分石墨微晶构成的,存在大量的无定性区和不饱和的边界,寸计锢厉峰处理,并分别用方程活化所制UPACeFtr系列P2为ishin计算微晶层间距d(2)值为0.374 7nm,大于石墨的标0.3354nm,由此可知,活性炭纤维的碳微晶是一种很不规整的乱层石墨结构。

  从可以看到,纳米级MgO颗粒均匀弥散分布于PACF上,表明这种沉积方法成功地实现了在PACF上分散MgO颗粒。

  2.2.2PACF吸附前后微观结构变化谱,从吸附实验结果观察,衍射谱中23的个强峰和29= 43的衍射峰对应石墨的(002)和(100)晶面衍射峰。其中,PACF(100)晶面对应的弱的碳衍射峰与MgO(200)晶面所对应的强衍射峰在衍射谱方= 43处重叠,碳峰为低强度的宽馒头峰,而MgO峰为高强度的窄峰。其余5条较窄的峰依次对应MgO的(111)(200)(220)(311)和(222)晶面。可以看到5条窄峰在吸附前后几乎完全重合,但吸附甲烷后强度降低。说明PACF表面沉积的纳米级MgO的分子组成和晶体结构在吸附前后都没有发生改变,只是含量减少。而石墨的衍射峰左移,峰形变窄,峰高增加,对应的晶面间距d(002)由吸附前的0.3876nm增加为吸附后的0.8376nm.说明在本实验工艺下,MgO对ACF的表面修饰对ACF吸附前后微观结构的变化影响较大,石墨微晶排列向更无序化发展,晶面间距变大。这一结果与未分散MgO的PACF的XRD结果相符,石墨的衍射峰左移,峰形变窄,峰高增加吸附甲烷后,由于表面及微孔内分子排列的改变及范德华力的作用,使得PACF中的微晶受力平衡改变,且大量甲烷分子在微孔中的存在,会使微孔孔壁发生畸变,从而使层面间距变大。

  23PACF-MgO比表面积分析经测试得到PACF-MgO的比表面积可达到1 210m2/g,而未经Mg(NO3)2浸溃的PCF在同等条件下活化所测比表面积为1730m2/g.浸溃硝酸镁溶液后,使所制得的PACF的比表面积减小,原因包括以下几个方面:1)纳米级的MgO分布在纤维表面,在几何形状上阻塞了部分微孔。2)MgO的存在或者Mg(NO2热解后的残余物对化分子的吸附有抑制作用。3)MgO的存在使具有相同体积的ACF质量增加,相对而言,单位重量的表面积自然下降。

  24甲烷吸附性能分析24.1甲烷吸附量的测试在自制吸附仪上测得PACF-MgO在4MPa下的CH4吸附量为0.温铵盐浸溃900C保温30min,H2OCO2活化所制得的PACF;系列3为铵盐浸溃900C保温30min,KG CO2活化所制得的PACF-MgO.),比在相同的活化工艺下制得的样品PACF在4MPa下的吸附量0.350g/g有所减少,也就是说在本实验条件下,PACF表面纳米级MgO没有对甲烷的吸附起到促进或催化作用。

  对于这一结果的讨论,有以下几种可能:MgO对沥青基炭纤维的吸附没有催化作用。由于不同原料基炭纤维在分子组成和微观结构上存在很大差异,对于同一种Mg(NO3)2浸溃剂不一定适用于本实验所用的炭纤维。

  MgO的存在有利于ACF对CB的吸附,但从其分布上考虑,纳米级MgO颗粒均匀的沉积在整个ACF表面,包括微孔开口处,这样有可能会阻碍CH4分子进入微孔,从而对吸附产生负面影响。

  沉积纳米级MgO修饰炭纤维表面可以促进ACF对CH4的吸附,但在本实验条件下没有充分发挥出来。今后这方面的工作,可以考虑进行改变活化工艺及浸溃方法、顺序等,从而找到发挥MgO作用的适当条件。

  3结论以沥青基炭纤维为原料,浸溃硝酸镁溶液,经高温水蒸汽与二氧化碳混合活化成功地在PACF上均匀地负载MgO纳米颗粒,平均粒径50nm,分散性好。

  吸附量为0.124g/g,均低于相同工艺下不附着MgO的沥青基ACF性能0.3747nm加为吸附后的0.

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