催化和負(fù)載催化劑
石墨化炭和無定型炭是活性炭晶型的組成部分,因為具有不飽和鍵,所以表現(xiàn)出類似結(jié)晶缺陷的功能?;钚蕴恳驗榻Y(jié)晶缺陷的存在而被作為催化劑廣泛應(yīng)用,同時,因為其具有大的比表面積及多孔結(jié)構(gòu),活性炭還被廣泛用作催化劑載體。
采用γ射線處理商品活性炭,此過程可以在不影響活性炭物理性質(zhì)的條件下改變活性炭表面化學(xué)特性。通過紫外線輻射和模擬太陽光輻射研究了光催化中活性炭表面化學(xué)所發(fā)揮的作用。結(jié)果表明,無論是紫外線還是模擬太陽光輻射,活性炭都可以發(fā)揮光催化作用。通過測定紫外線/活性炭和模擬太陽光/活性炭體系中羥基自由基和超氧陰離子自由基表明,由活性炭充當(dāng)光催化劑和光誘導(dǎo)反應(yīng)物可以有效消除雜質(zhì)對反應(yīng)的影響,體系中羥基自由基和超氧陰離子自由基的獲得遠(yuǎn)單純采用光輻射。這為發(fā)展自由基化學(xué)和尋找新的自由基反應(yīng)提供了新的可能。
用于超級電容器電極
超級電容器主要由電極活性材料、電解液、集流體和隔膜等部分組成,其中電極材料直接決定著電容器性能的高低?;钚蕴烤哂斜缺砻娣e大、孔隙發(fā)達(dá)及容易制備等優(yōu)點,成為了超級電容器早應(yīng)用的碳質(zhì)電極材料??赏ㄟ^對傳統(tǒng)活性炭的改性,制備新型及的活性炭電極材料。以聚偏二氯乙烯為前驅(qū)體,只通過炭化處理而無需其它后處理制備出比表面積1200m2·g-1、孔容0.48cm3·g-1的多孔炭,其高比電容為262F·g-1,電極密度在0.8g·cm-3左右,體積比電容可達(dá)214F·cm-3,是一種有發(fā)展前途的超級電容器電極材料。另有研究將廢棄茶葉炭化后再用KOH活化,制備了具有無定型特征的活性炭,其具有比表面積介于2245~2184m2·g-1的多孔結(jié)構(gòu),用其作為超級電容器電極,以KOH水溶液作為電解液,比電容高達(dá)330F·g-1,充電放電2000次后電容略有下降,為初始電容的92%,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。若使用蓮花花粉作為碳源和自模板,CO2為活化劑制備活性炭微粒,制備的活性炭具有三維納米網(wǎng)格骨架構(gòu)成的多孔空心結(jié)構(gòu),將這種特殊的活性炭用作超級電容器電極,其比電容高達(dá) 244F·g-1,充電放電10000次后電容無衰減
用于儲氫
常用儲氫方法有高壓氣態(tài)儲氫、液化儲氫、金屬合金儲氫和有機液體氫化物儲氫、炭材料儲氫等,其中炭材料主要有超級活性炭、納米碳纖維以及碳納米管等,而超級活性炭因為原料豐富、比表面積大、表面化學(xué)性能修飾、儲氫量大、解吸速度快、循環(huán)使用壽命長以及容易產(chǎn)業(yè)化受到廣泛關(guān)注。有學(xué)者利用 CO2活化模板制備多孔碳,獲得了微孔介于0.7~1.3nm、中孔介于2~4nm、比表面積2829m2·g-1、孔容2.34cm3·g-1的超級活性炭材料,其在室溫298K、中等壓強8MPa條件下,對氫的吸附量可達(dá)0.95%。
熱再生法
熱再生法是應(yīng)用成熟的活性炭再生方法。處理有機廢水后的活性炭在再生過程中,根據(jù)加熱到不同溫度時有機物的變化,一般分為干燥、高溫炭化及活化3個階段。在干燥階段,去除活性炭上的水分等可揮發(fā)性成分。高溫炭化階段是使吸附在活性炭上的部分有機物汽化脫附,部分有機物發(fā)生分解,以小分子物質(zhì)脫附出來,殘余的成分留在活性炭孔隙內(nèi)成為固定炭?;罨A段是通入CO2、CO或水蒸氣等氣體,清理活性炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微孔,使其恢復(fù)吸附活性。再生工藝的核心是活化階段。
熱再生法的再生效率比較高,時間短,應(yīng)用比較范圍廣泛,但再生過程中炭損失較大,可達(dá)5%~10%。同時再生后的炭機械強度有所下降,吸附效率也會有所降低,多次重復(fù)再生后喪失吸附性能。