다공성 탄소 기공 구조의 최적화-Ⅰ

제품정보 및 상담을 위해 저희 홈페이지에 오신 것을 환영합니다.

우리의 웹사이트:https://www.vet-china.com/

 

본 논문에서는 현재 활성탄 시장을 분석하고, 활성탄 원료에 대한 심층 분석을 실시하고, 기공 구조 특성화 방법, 생산 방법, 활성탄 영향 요인 및 적용 진행 상황을 소개하고, 활성탄 연구 결과를 검토한다. 기공 구조 최적화 기술은 활성탄을 촉진하여 녹색 및 저탄소 기술 적용에 더 큰 역할을 하는 것을 목표로 합니다.

활성탄의 제조
일반적으로 활성탄의 제조는 탄화와 활성화의 두 단계로 나뉩니다.

탄화 과정
탄화는 불활성 가스의 보호하에 원료 석탄을 고온에서 가열하여 휘발성 물질을 분해하고 중간 탄화 생성물을 얻는 과정을 말합니다. 탄화는 공정 매개변수를 조정하여 예상 목표를 달성할 수 있습니다. 연구에 따르면 활성화 온도는 탄화 특성에 영향을 미치는 핵심 공정 매개변수인 것으로 나타났습니다. Jie Qianget al. 탄화 가열 속도가 머플로 내 활성탄 성능에 미치는 영향을 연구한 결과, 가열 속도가 낮을수록 탄화 재료의 수율이 향상되고 고품질 재료를 생산하는 데 도움이 된다는 사실을 발견했습니다.

활성화 프로세스
탄화는 원료가 흑연과 유사한 미결정 구조를 형성하고 1차 기공 구조를 생성할 수 있습니다. 그러나 이러한 기공은 무질서하거나 다른 물질에 의해 막혀 폐쇄되어 비표면적이 작아 추가적인 활성화가 필요하게 된다. 활성화는 탄화 생성물의 기공 구조를 더욱 풍부하게 하는 공정으로 주로 활성화제와 원료 사이의 화학 반응을 통해 수행됩니다. 이는 다공성 미세결정 구조의 형성을 촉진할 수 있습니다.

활성화는 재료의 기공을 풍부하게 하는 과정에서 주로 세 단계를 거칩니다.
(1) 원래 닫혀 있던 모공을 열어주는 것(모공을 통해서);
(2) 원래의 기공을 확대(기공 확장);
(3) 새로운 기공을 형성하는(기공생성);

이 세 가지 효과는 단독으로 수행되는 것이 아니라 동시에, 시너지적으로 발생합니다. 일반적으로, 관통 기공 및 기공 생성은 기공, 특히 미세 기공의 수를 증가시키는 데 도움이 되며, 이는 기공률이 높고 비표면적이 큰 다공성 물질을 제조하는 데 유리하며, 기공이 과도하게 확장되면 기공이 합쳐지고 연결될 수 있습니다. , 미세 기공을 더 큰 기공으로 변환합니다. 따라서 기공이 발달하고 비표면적이 큰 활성탄 소재를 얻기 위해서는 과도한 활성화를 피할 필요가 있다. 일반적으로 사용되는 활성탄 활성화 방법에는 화학적 방법, 물리적 방법 및 물리화학적 방법이 있습니다.

화학적 활성화 방법
화학적 활성화법은 원료에 화학시약을 첨가한 후 가열로에 N2, Ar 등의 보호가스를 투입하여 가열하여 탄화와 활성화를 동시에 하는 방법을 말한다. 일반적으로 사용되는 활성화제는 일반적으로 NaOH, KOH 및 H3P04입니다. 화학적 활성화 방법은 활성화 온도가 낮고 수율이 높다는 장점이 있으나 부식이 크고 표면 시약 제거가 어렵고 환경 오염이 심각한 등의 문제점도 가지고 있다.

물리적 활성화 방법
물리적 활성화 방법은 원료를 로에서 직접 탄화시킨 후 고온에서 도입된 CO2, H2O 등의 가스와 반응시켜 기공을 늘리고 기공을 확장시키는 목적을 달성하는 것을 말하지만, 물리적 활성화 방법은 기공의 제어성이 좋지 않습니다. 구조. 그 중 CO2는 깨끗하고, 얻기 쉽고, 가격이 저렴하기 때문에 활성탄 제조에 널리 사용됩니다. 탄화된 코코넛 껍질을 원료로 하여 CO2로 활성화시켜 미세기공이 발달된 활성탄을 제조하며, 비표면적은 1653m2·g-1, 총 기공용적은 각각 0.1045cm3·g-1이다. 성능은 이중층 커패시터의 활성탄 사용 표준에 도달했습니다.

비파석을 CO2로 활성화시켜 초활성탄을 제조한 결과, 1100℃에서 30분간 활성화시킨 후 비표면적은 3500m2·g-1, 총 기공용적은 1.84cm3·g-1에 이르렀다. CO2를 사용하여 상업용 코코넛 껍질 활성탄에 대한 2차 활성화를 수행합니다. 활성화 후 완제품의 미세 기공이 좁아지고, 미세 기공 부피가 0.21 cm3·g-1에서 0.27 cm3·g-1로 증가하고, 비표면적은 627.22 m2·g-1에서 822.71 m2·g-1로 증가하였다. , 페놀의 흡착능력은 23.77% 증가하였다.

다른 학자들은 CO2 활성화 과정의 주요 제어 요소를 연구했습니다. Mohammadet al. [21]은 CO2가 고무 톱밥을 활성화하는 데 사용될 때 온도가 주요 영향 요인이라는 것을 발견했습니다. 완제품의 비표면적, 기공 부피 및 미세 기공률은 처음에는 증가하다가 온도가 증가함에 따라 감소했습니다. Cheng Songet al. [22]는 마카다미아 너트 껍질의 CO2 활성화 과정을 분석하기 위해 반응 표면 방법을 사용했습니다. 결과는 활성화 온도와 활성화 시간이 활성탄 미세기공의 발달에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.