用过活性炭的众所用知,氮氧化物和一氧化碳气体是大气污染的主要物质,它们会引起先化学烟雾的形成,还会直接与生物体的血红朊结合而引起中毒。某些特殊室内空气中氮氧化物和一氧化碳气体含量超标,吸附除去或催化转化镢氯化糖和一飒化碳是重要的治理手段。中山大学材料所使用负载铜-钴的活性康纤绦催化还原NO(NH3为原则)已经取得较好的效果。同时,中山大学材科科学研究所符若文等人采用浸渍法制备了钯和铜化合物为主的系列金属集活性炭纤维,用气相色谱等手段对所制金属基活性碳纤维对NO和CO的吸附和催化性能进行了研究,实验结果表明,随着钯负载量的增大,活性碳纤维^【力有突出的吸附能力。随着钯『圹伐量的增大,样品对00的吸附容量增加,动态吸附穿透穿透时间延长。采用铜/钯混合物负载比用单组分钯可提高对CO的动态吸附效率,节省钯的用量.经400摄氏度热处理的负载钯活性碳纤维在300摄氏度以上的的催化温度,对CO/NO混合气体有很高的催化转化率,在适宜条件下达100%。
在脱脱除NO2方面,由于NO的临界温度为180k,所以在室温下,它是临界气体;而的沸点是294k,所以很少的微孔物质可以吸附等人在活性碳纤维上负载a-FeOOH、B-FeOOH或H2SO4氧化改性有效地提高了材料对NO等无机气体的吸附。天津大学傅志强等人以VACF为载体沉积了超细氢氧化铁制备的VACF/a-FeOOH复合炭吸附材料,通过大量的性能试验,结果表明VACF/ff-FeOOH对低浓度的N02气体的吸附速率快,吸附容量大,吸附效率离,连续吸附N02气体达47h才穿透,穿透容量是VACF的3倍,而且吸附效率高达99 %,在NOt气体浓度超标的车间、实验室等场所使用该种吸附材料,能大量降低N02的浓度,达到净化空气的目的。中山大学材料科学研究所陆耕等人在銅系和腺系ACF催化剂研究的基础上,进一步研究了痛-钴复合型ACF催化剂对NO的催化还原作用,系统地研究了复合催化剂的制备方法,反条件等对催化剂活性的影响,实验结果表明,Cu(N(J3)2 Co(N02)催化剂两种组分有协同效应,它与单组分催化剂相比,不仅具有更高催化还原NO的活性,NO转化率可离达94%,而且温度适应范围广,催化剂寿命长。
活性炭在储能技术中的应用
能量的储存是一种新型节能技术,是国内外广大专家学者的研究热点之
―,其研究的主耍方法包括力学、电磁、电化学等。其中含能物质(如氮气、天然气等)的有效储存、锂离子电池和超高电容器的储能村料的研究,尤其受到科技工作者的高度关注。多孔炭质材料具有的超大比表面积
吸附力的特性,賦予其优异的储能活性。对于优异性能的储能材料.具有适宜的表面积和孔隙结构是储能容量大小的关键,通过改性技术调整孔径、孔容分布以及表面化卞^能闭,获得具有理想构和理化性质的多孔炭材料,可进一步提离多孔炭材料储能密度.同时,多孔活性炭材料具有质轻、少量杂质不敏感、可重复使用等优点,其作为储能材料已被认为有用前景。活性炭是多孔炭的代表,具有各种各样的形态如粉末状、顆粒状、纤维状等。通过对含碳材料进行商温和活化剂(如氧化性气体和化学活化剂)反应处理,从而賦予活性炭材料发达的微细孔,使得活性炭材料具有更大的比表面积和发达的孔结构。这种材料通常作为储能材料的优良吸附剂'下面我们就活性炭在储氢和电化学方面的应用作一介绍。
活性炭的储氢技术
1,吸附原理
吸附是物质在相的界面上浓度发生变化的现象。物质在表面层的浓度大于内部浓度的吸附称为正吸附,反之,表面层的浓度小于内部浓度的吸附称为负吸附。已被吸附的原子或分子,返回到气相中的现象称为解吸或脱附。吸附作用仅仅发生在两相交界面上,它是—种表面现象。—切固体都具有不同程度的将周围介质的分子、原子或离子吸附到自己表面上的能力。固体表面之所以能够吸附其他介质,就是因为固体表面具有过剩的能量,即表面自由焓。吸附其他物质是钥向减低表面自由焓的方向进行的,它是一个自发过程,
在物理吸附过S中,吸附剂与吸附质表面之间是范德华力。当吸附质和吸附剂分子的间距大于二者零位能的分子间距时,范德华力发生作用,使吸附质分子落人吸附剂分子的浅位阱9P处,放出吸附热,发生物理吸附。
发生化学吸附时,被吸附分子与吸附剂表面原子发生化学作用,这是生成表面络合物的过程。 当—个常的不作表面运动的气体分子和固体吸附剂发生碰撞时,如果所发生的是非弹性碰撞,则气相和固相均发生不可察觉的化.化学变化的起因足非弹性碰撞和俘获。气相分子向固相转移能量,是导致非弹性碰撞的直接原因,而固体表面势阱的存在是非弹性碰撞存在的先决条件.当气态分子与表面碰撞损失的能量超过某一个临界值之后,分子将没有能力爬出表面势阱而被浮获,被俘获的分子就在固体表面进行一系列变化,如表面迁移、表面近构、吸附态的转变等,从而发生化学吸附。在化学吸?中,吸附质和吸附剂之间产生离子键、共价键等化学键。它们比范德华力大1?2个数量级。因此,吸附质分析必须克服浅位阱qp和深位阱9c之间的位垒£,,也就是化学吸附的活化能,然后进入深位阱qc。此时吸附反应将能放出较大的化学热而产生化学吸附。物理吸附的特点是,吸附作用比较小,吸附热小,可以对多层吸附质产作用—化学吸附的特点,它的吸附作用强,吸附热大,吸附具有选择性,滞嬰克服活化能? 一般只吸附单层,吸附和解析的速度比较慢。