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沸石改性对以其为模板制备的多孔炭的影响的初步研究

信息来源:潍坊沸石生物技术开发中心 作者:

 

吉林快3  对一种沸石矿分别用NH4Cl溶液和盐酸进行了浸渍和离子交换改性,然后再以它们为模板,以蔗糖为炭前驱体,制备出了几种多孔炭。N2吸附表征发现,使用沸石矿为模板可以制备出具有较大比表面积和孔容积的多孔炭材料,且模板对制备出的炭的中大孔有重要作用;而炭的微孔则主要是由蔗糖本身炭化产生的。实验中发现,通过盐酸改性的沸石矿制备出的多孔炭的比表面积和中孔容积,比没有经过改性和进行过离子交换改性的沸石矿为模板制备出的多孔炭的比表面积和中孔容积都有了显著的提高,其原因是盐酸改性使得沸石矿的比表面积和中孔容积提高了,而NH4Cl溶液改性对其中孔容积的提高作用非常小,反而会使沸石矿的比表面积下降。

  多孔炭以其巨大的比表面积和优异的吸附性能,在环保、能源等方面发挥着越来越重要的作用。除了传统的气体活化法、化学活化法,近年来又出现了一些比较新颖的多孔炭制备方法,这些方法不但能够制备出多孔炭,还能有效地控制多孔炭的孔径。这些方法中,模板法较引人注目。研究人员使用具有多孔结构的材料为模板,把含碳的有机小分子引入到模板孔道中,经过聚合、固化、碳化之后,用酸或碱除去模板材料,就制得了孔结构与模板材料密切相关的多孔炭。对于多孔材料,一些研究人员使用的是中孔硅分子筛制备具有中孔结构的炭;有些人选用的是粘土为模板,来制备具有微层结构的炭;还有一些研究者采用的是沸石,而以此制备得到的炭多为微孔炭,其中有的炭比表面积高达3600m2/g。一直以来,使用模板法制备多孔炭存在的主要问题就是成本太高,使用的模板材料一般都是人工合成的,即便是使用天然的多孔材料,也是要经过许多工序的处理和加工。因此,想要降低成本,就要从模板选择入手。
  对天然沸石的简单改性发现,盐酸处理可以除去沸石矿中的一些金属阳离子和提高沸石矿的硅铝比,在这些过程中可以使沸石矿中大孔大大增加,微孔减小,总的效果是使沸石矿的比表面积有所提高;而氯化铵溶液改性只能除去沸石矿中的钙离子,沸石矿的中大孔只有少量增加,微孔减少,反而使得沸石矿的比表面积下降。以沸石矿作为模板材料,成功的制备出了具有较大比表面积和较大中孔率的多孔炭,且多孔炭的中孔容积随着模板沸石矿的中孔容积的增加而增加,比模板本身高了十几倍。通过氯化铵溶液改性后制备的多孔炭和没有改性的区别不大,甚至比表面积反而变小了,而经过简单的盐酸改性之后,制备得到的多孔炭的BET比表面积和孔容积都有了显著的提高。因此,改性方法适当,可以使沸石矿为模板制备的多孔炭的性能大大改善。