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聚丙烯腈基中空活性炭纤维的制备及储氢性能的研究

付正芳  
【摘要】:本课题以聚丙烯腈(PAN)中空纤维为前驱体制备聚丙烯腈基中空活性炭纤维(PAN-ACHF),详细开展了高吸附性能活性炭纤维的制备条件的研究和反应机理的研究,对纤维制备条件和微观结构的关系进行了讨论,并初步探讨了纤维微观结构对存储性能的影响。 课题工作主要包括中空活性炭纤维的预氧化、炭化和活化工艺的研究,对储氢性能进行了测试,主要研究结果如下: 考察了预氧化条件对预氧化丝结构性能及中空活性炭纤维(ACHF)性能的影响。结果表明,随着预氧化温度的提高,时间的延长,预氧化丝的芳构化指数有先上升后下降的趋势,ACHF的活化得率有先增大后减少的趋势,ACHF对I_2和亚甲基兰的吸附量总体先增大后降低。随着升温速率的降低,活化得率明显提高,而对I_2和亚甲基兰的吸附量差别不大。综合预氧化丝、ACHF的性能,确定最合适的预氧化条件为:温度250℃、时间2hr.、升温速率5℃/分钟。 讨论炭化过程对活性炭纤维性能的影响。随着炭化温度的增加,ACHF的活化得率先降低后增加,比表面积先增加后降低,对I_2和亚甲基兰的吸附量的变化趋势与比表面积相同,在900℃时达最大值。随着炭化时间的延长,活化得率呈上升趋势,比表面积,对I_2和亚甲基兰的吸附量均呈先增加后降低的趋势。炭化温度900℃,时间1hr.时,随升温速率的增加,活化得率明显下降,比表面积,及对I_2和亚甲基兰的吸附量均呈增加趋势。确定较佳的炭化条件为:温度900℃,时间1h,升温速率30℃/分钟。 讨论了活化过程对ACHF性能的影响。采用CO_2活化法制得的ACHF随活化温度的升高活化得率显著降低,比表面积变化不大,最高不超过1000m~2/g。采用KOH活化法制备ACHF,随碱液浓度的提高,活化丝的比表面积,亚甲基兰和碘吸附值都呈增大趋势,随活化温度的升高和活化时间的延长,活化丝的比表面积、亚甲基兰和碘吸附值都先增大后减小。用KOH活化法比用CO_2活化法制


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