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摘要
目前,原料成本高、制备工艺复杂仍是限制高性能多孔碳大规模应用的主要原因。以煤及其衍生物或生物质为原料,采用物理活化法能大大降低制备成本。为提高煤基多孔碳的孔隙结构,本文选用储量大、灰分含量较少的准东煤为原料,利用煤自身及外加矿物质的催化气化作用,研究多孔碳孔隙结构变化规律。研究表明:去灰煤经活化得到典型微孔碳;当煤中含有自身或外加的含Ca组分,经CO2活化形成分级孔碳,且煤焦结构有序性降低。通过对煤活化前后物相分析及活化反应过程分析,煤自身或外加Ca源的催化气化作用有利于中大孔的形成。同时,球磨辅助处理对孔隙发展有协同促进作用。对制备的多孔碳进行液相污染物脱除实验,发现具有分级孔结构、孔隙发达的多孔碳脱除效率高,球磨后的准东原煤制备的多孔碳在1 min内就达到了400 mg·g-1的吸附量。本研究表明在物理活化制焦过程,通过去除或添加微量的Ca源,就能对孔隙结构起到显著的调节作用。该方法操作简单、无污染,成本低,具有实际工程应用意义。
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