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ltt麥兜鐵桿木蟲 (初入文壇)
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[交流]
KOH碳化致孔
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| 很多碳材料都是用KOH進(jìn)行活化,致孔,請問KOH致孔的作用機(jī)理是什么呀 |
煤焦油加氫 |

木蟲 (著名寫手)
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(3) 氫氧化鉀活化機(jī)理 氫氧化鉀做活化劑時,反應(yīng)總方程 [43] 為: 4KOH+C→K 2 CO 3 +K 2 O+2H 2 (1.1) 考慮到 KOH 的高溫分解及碳的還原性,并結(jié)合堿金屬鹽作為蒸汽活化催化劑的研 究結(jié)果,推知在 KOH 活化過程中還可能有以下化學(xué)反應(yīng): 2KOH→K 2 O+H 2 O C+H 2 O→H 2 +CO K 2 O+H 2 →2K+H 2 O K 2 O+C→2K+CO (1.2) 因此推測 KOH 的活化機(jī)理為:①碳纖維經(jīng) KOH 溶液浸漬后,在加熱過程中,隨 著水蒸氣的蒸發(fā),首先會在纖維表面結(jié)晶出一些分布均勻的 KOH 小顆粒 [44] 。②當(dāng)活化 溫度繼續(xù)升高至 350~550℃時,KOH(熔點(diǎn)為 360℃)已為熔融狀,開始分解為 K 2 O [26] 。 ③溫度繼續(xù)上升至 600℃時,K 2 O 開始刻蝕碳體,使碳以氣態(tài)氧化物的形式釋放出來, 同時生成堿金屬鉀。在此過程中,K 2 O 顆粒不是對整個纖維進(jìn)行刻蝕,而是原位與碳反 應(yīng),刻蝕出一些在纖維表面均勻分布的微孔,作為繼續(xù)反應(yīng)的界面;而鉀在石墨微晶平 面間穿行,在沒有暴露的碳纖維表面上產(chǎn)生刻蝕,從而增大碳纖維的微孔結(jié)構(gòu)并改變碳 纖維微晶體中的芳香平面結(jié)構(gòu)及其電子分布情況 [45] 。④在更高溫度下(762℃),之前生 成的金屬鉀發(fā)生氣化,鉀蒸汽擠進(jìn)碳層間,使碳層發(fā)生彎曲,水洗除去此部分鉀后,彎 曲的碳層面不可能恢復(fù)原狀,從而在其中留下孔隙,對整個碳纖維的活化起到促進(jìn)作用 [46] 。正由于此,KOH 具有很強(qiáng)的發(fā)達(dá)微孔孔隙的能力,利用 KOH 活化法可以得到超高 比表面積的活性炭纖維。因?yàn)樯鲜龇磻?yīng)多為吸熱反應(yīng),所以提高活化溫度有利于反應(yīng)的 進(jìn)行,但活化溫度以不超過 850℃為宜。因?yàn)樵?850℃以后,活化過程中生成的金屬鉀 (沸點(diǎn)為 762℃)大部分會隨保護(hù)氣體揮發(fā)掉,只有一小部分?jǐn)D進(jìn)碳層間對活化起到促 進(jìn)作用;而且溫度超過 850℃以后,大量的骨架碳會被燒掉,已經(jīng)形成的微孔也會被破 壞,導(dǎo)致微孔容積和比表面積均相應(yīng)下降。此外,KOH 溶液濃度的大小及浸泡時間的 長短,對后繼的活化反應(yīng)進(jìn)行的程度也起著關(guān)鍵性的作用。一般說來,濃度越大、浸泡 |

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