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纳米活性炭纤维的表面化学结构
发布时间: 2012/4/23

  ACF固体表面原子呈不饱和结构,具有独特的表面化学性能,微晶在燃烧温度低时易与氧化介质发生反应天生氧化产物,主要有羧基、酚基、醌基等含氧基团,及含硫基、氮元素、卤素等官能团。其表面酸性与吸附平衡有密切的关系。按照国际纯粹与应用化学联合会(1UPAC)的分类标准,吸附剂的细孔分为三类:孔径大于50nm的为大孔,2nm~50nm的为中孔,0.8nm~2nm的为微孔以及小于0.8nm的为亚微孔。ACF的孔主要是乱层结构炭和石墨微晶形成的微孔。微孔的大量存在使活性炭纤维的表面积增大,同时也使其吸附量进步。吸附剂中的大孔是作为被吸附分子到达吸附位的通道,它控制着吸附速度;ACF其纤维直径一般在10nm~13nm、外表面积大、微孔丰富且分布窄、易于与吸附质接触、扩散阻力小,所以其吸脱附速度快,有利于吸附分离。而且,可以根据需要制成毡、布、纸等各种形态,适应于多种用途。ACF是由CF活化而成。CF为多晶乱层石墨结构,转化成ACF后,结构基元不变化。ACF是非均匀性的多相结构。由于高温水蒸气将部分原子脱往后形成微孔结构使之天生羧基、羰基等含氧活性基团,使其表面的酸性增加活性炭。比表面积约为1 200m2/g,远大于CF,在苛刻条件下活化时可达3 000m2/g。ACF为分布狭窄单一孔径的微孔结构,其孔可以产生毛细管的凝聚作用。由于具有微孔,其吸附、脱附速率远大于两个数目级,吸附量大。在填充床中流体的床层阻力小,可作为催化剂与催化剂载体使用在ACF分子内的痕量杂原子为磷、氮、氯等。在活化时,部分杂原子被脱往后,表面的杂质大大减少。由于活化中氧化气体的作用,表面含氧基团增强,主要有酸性基团,如羧基等。中性基完备如羰基、内酯基等.碱性基团有过氧化基等。ACF会因活化的方法不同,而天生不同表面含氧基与表面酸碱性不同的产物。在水的作用下,其氧化还原能力更强。由于水的存在可以使一些基团氧化成羟基。由此在表面含氧基团数目增加后,表面氧化还原容量增大。

 
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