通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性炭(tan)的前(qian)體(ti)，它可能有(you)一(yi)定數(shu)量(liang)的不同類型和密度(du)的官能團(tuan)。由煤(mei)、石(shi)油、焦炭(tan)、木材、水果石(shi)、椰子殼等制(zhi)備的活(huo)性炭(tan)主要(yao)含有(you)氧官能團(tuan)。使用富氮聚合物等活(huo)性炭(tan)前(qian)體(ti)生產的活(huo)性炭(tan)有(you)大量(liang)的氮表面基團(tuan)。

　　氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)是(shi)活(huo)性炭表(biao)面(mian)改(gai)(gai)性的(de)重要(yao)方法(fa)，是(shi)活(huo)性炭表(biao)面(mian)產生氧(yang)(yang)(yang)(yang)官能團的(de)常(chang)規方法(fa)。原因是(shi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)不僅可(ke)以作(zuo)為某(mou)些應用的(de)*終官能化(hua)(hua)(hua)，還可(ke)以作(zuo)為進(jin)一步(bu)官能化(hua)(hua)(hua)的(de)初步(bu)表(biao)面(mian)處(chu)理。酸(suan)性基團有利于苯胺(an)催化(hua)(hua)(hua)濕(shi)空氣(qi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)，改(gai)(gai)善金(jin)屬(shu)離(li)子和金(jin)屬(shu)物質從(cong)溶液中的(de)吸附(fu)。另一方面(mian)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)被(bei)認為是(shi)錨定二(er)胺(an)等不同有機分(fen)(fen)子的(de)初步(bu)改(gai)(gai)性。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)通(tong)常(chang)分(fen)(fen)為干濕(shi)過程。水蒸氣(qi)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)等氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氣(qi)體在高溫(wen)下氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)式氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)溫(wen)和(20-100℃)在溫(wen)度下進(jin)行測(ce)試。硝酸(suan)鹽、硫酸(suan)鹽、過氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫和過硫酸(suan)銨是(shi)報告中*常(chang)見的(de)液體氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。

　　氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)類(lei)型、濃度(du)(du)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)時間和溫度(du)(du)指定了氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)嚴(yan)重性(xing)(xing)(xing)(xing)，并(bing)確定了對活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭紋理(li)和化(hua)(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)影(ying)(ying)響。值得注意的(de)(de)是(shi)，碳材料的(de)(de)制備和活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)起源以(yi)及影(ying)(ying)響活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭變化(hua)(hua)(hua)(hua)程度(du)(du)的(de)(de)歷史。因(yin)此(ci)，報(bao)(bao)告(gao)(gao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)影(ying)(ying)響的(de)(de)差異是(shi)合理(li)的(de)(de)。例(li)如，一(yi)些(xie)研(yan)究人(ren)員報(bao)(bao)告(gao)(gao)說(shuo)，濕氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)減少(shao)了活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)表(biao)面積，而另一(yi)些(xie)報(bao)(bao)告(gao)(gao)顯(xian)示了不變或(huo)增(zeng)加的(de)(de)表(biao)面積。據報(bao)(bao)道，如果活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭在低溫下啟動(dong)，它可(ke)以(yi)通過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)結構獲(huo)得更嚴(yan)重的(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)高(gao)溫相比，前者在氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程中受損。另一(yi)方(fang)面，上述(shu)參(can)數也會影(ying)(ying)響氧(yang)團的(de)(de)類(lei)型和密度(du)(du)。研(yan)究人(ren)員報(bao)(bao)告(gao)(gao)說(shuo)，硝(xiao)酸(suan)處理(li)可(ke)能是(shi)增(zeng)加羧基和酚類(lei)基團的(de)(de)好方(fang)法。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭是(shi)廢(fei)椰(ye)(ye)殼的(de)(de)合適(shi)來(lai)源。本研(yan)究的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)了解椰(ye)(ye)殼活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭對硝(xiao)酸(suan)鹽的(de)(de)作用。

　　為了研(yan)究活性(xing)炭表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)化學(xue)和(he)(he)(he)程(cheng)序加熱(re)脫附(fu)(TPD)2720(儀器)采用(yong)化學(xue)吸(xi)附(fu)。用(yong)溫(wen)(wen)度(du)(du)程(cheng)序解吸(xi)(TPD)。He溫(wen)(wen)度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)流速分(fen)別為25 mL min -1和(he)(he)(he)5°C min -1.監測和(he)(he)(he)記錄裝置的(de)(de)(de)(de)熱(re)電導檢測器(TCD)信號以(yi)解釋(shi)AC表(biao)面(mian)化學(xue)。在惰性(xing)氣體氣氛中加熱(re)活性(xing)炭時，氧官能團(tuan)從活性(xing)炭表(biao)面(mian)分(fen)解解吸(xi)CO 2和(he)(he)(he)CO，大(da)多數溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)(gao)達1000℃。分(fen)解溫(wen)(wen)度(du)(du)和(he)(he)(he)吸(xi)體積分(fen)別取決(jue)于氧組(zu)的(de)(de)(de)(de)類型和(he)(he)(he)活性(xing)炭表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)密度(du)(du)。羧(suo)基和(he)(he)(he)內酯分(fen)別在較低和(he)(he)(he)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)分(fen)解CO 二、苯(ben)酚、堿(jian)、醚和(he)(he)(he)奎寧起(qi)源于CO，羧(suo)酸酐基團(tuan)同(tong)時釋(shi)放CO和(he)(he)(he)CO 2或連續(xu)地。TPD在某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)(du)上，分(fen)配溫(wen)(wen)度(du)(du)是(shi)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)。

　　TPD光譜下的曲線(以(yi)ABC表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi))面(mian)(mian)積可用作氧化(hua)指(zhi)數。較高的ABC指(zhi)數表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)氧化(hua)程度(du)。該指(zhi)標(biao)如上圖所示(shi)(shi)，ABC硝酸(suan)濃(nong)(nong)度(du)、時間或溫度(du)的增(zeng)加(jia)也(ye)相應(ying)地表(biao)(biao)(biao)明(ming)硝酸(suan)濃(nong)(nong)度(du)的增(zeng)加(jia)ABC氧組的后的氧組密(mi)度(du)。從表(biao)(biao)(biao)2和表(biao)(biao)(biao) 5 從右列可以(yi)看出(chu)，硝酸(suan)氧化(hua)條(tiao)件對活性炭的結構和表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)化(hua)學性質有相同的影響。這一(yi)事實表(biao)(biao)(biao)明(ming)，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)氧基團的增(zeng)加(jia)和表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)積的減少可能是(shi)由(you)于(yu)同樣的原因(yin)。

　　不同(tong)條件下的(de)活(huo)性(xing)炭氧(yang)(yang)化硝(xiao)酸。雖然表面積的(de)增(zeng)加(jia)和/或孔(kong)(kong)隙體(ti)積的(de)硝(xiao)酸氧(yang)(yang)化已被報(bao)道(dao)用(yong)于交流(liu)，但研究表明，即(ji)使在輕(qing)度(du)氧(yang)(yang)化中，硝(xiao)酸氧(yang)(yang)化后活(huo)性(xing)炭的(de)比表面積和孔(kong)(kong)/微孔(kong)(kong)體(ti)積也(ye)會損失(shi)。硝(xiao)酸還能產生大量的(de)氧(yang)(yang)官能團，尤其是(shi)酸官能團。得到的(de)結果，然而，表明氧(yang)(yang)化程度(du)對活(huo)性(xing)炭的(de)結構和表面化學性(xing)質的(de)影響(xiang)，遵循相同(tong)的(de)趨勢。