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中孔活性碳纤维(ACF)

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2018-03-23【

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由于ACF的孔径(aperture)大都集中在微孔范围(fàn wéi),使其在气相吸附中具有吸、脱附速度快的优点,但却限制(limit)了其在较大分子领域如催化、电子、医药及液相吸附等方面的应用。碳纤维复合材料主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强度。尤其在超级电容器中,由于中孔的存在,使得被吸附分子从中孔扩散到微孔比从液相直接扩散到微孔的路径短,中孔不但提高了分子在微孔中的扩散能力,同时也提高了微孔表面的平衡覆盖(Cover)率,因此可获得较大吸附量。双电层电容器电极(electrode)材料(Material)的研究(research)就是利用富含中孔的活性炭(acticarbon)的高吸附性而制得。对于微孔来说,由于孔径较小,大分子的电解质(属性:化合物)溶液难以进入这些微孔,难以使之形成双电层结构。因此开发高中孔率的ACF碳(C)材料将极大地扩展ACF的应用领域。 copyright 123456

  制备中孔ACF最直接的方法是ACF的重复(repeat)活化。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。采用物理活化时,由于CO2分子比H2O分子大,因此CO2作活化剂趋于微孔的形成。故相同烧蚀率下,采用水蒸气(简称水汽)活化可制得富含中孔的多孔炭。另有观点认为,CO2的扩散速率慢,可拓宽(broaden)材料(Material)中已有的微孔,使得孔径(aperture)变大,形成中孔或大孔。 copyright 123456
  关于活化工艺参数(parameter),Wigmans认为提高活化温度(temperature)会导致(cause)微孔增加而总孔体积(volume)不变,低温活化易于得到富含中孔的多孔炭,而活化时间的增加有利于微孔的形成。碳纤维复合材料主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强度。另一种观点认为,相邻微孔的孔壁受活化温度升高的影响(influence)而被烧毁形成中孔,增加活化时间也可使中孔率稍有提高。加快碳(C)化活化升温速率可以使碳化反应不完全,氧(Oxygen)化(oxidation)活性比较高,易于中孔的形成,从而明显提高中孔包含比重。尽管通过(tōng guò)改变和控制(control)活化工艺,采用二次物理活化的方法可以提高ACF的中孔率,但工艺复杂,收率降低(reduce),所以人们开始采用如下方法来获得高中孔含量的ACF。 copyright 123456


 
 

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