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活性炭负载N掺杂可见光型TiO_2-xN_y/AC光催化剂的制备及性能研究

陈孝云 , 刘守新 , 张显权

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00464

将活性炭负载与N掺杂有效结合, 采用酸催化水解法在粉状活性炭(AC)表面合成TiO₂前驱体, 在NH₃/N₂气氛中程序升温处理制得N掺杂TiO_2-xN_y/AC(TON/AC)光催化剂. 以苯酚为模型物, 考查了TON/AC紫外光区、可见光区及太阳光下催化活性以及分离性能、使用寿命. 采用XPS、XRD、DRS、FTIR、SEM、低温氮物理吸附对光催化剂的表面特征、吸光特性、晶相结构等进行表征. 结果表明, N以阴离子形式进入TiO₂体相并置换晶格中的O, 适量N掺杂的TON/AC在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性. N掺杂在TiO₂表面生成Ti--O--N键, 形成新的能级结构, 使催化剂的吸收红移至450～550nm, 诱发TiO₂可见光催化活性. AC负载可降低TiO₂团聚体的尺寸, 增加催化剂比表面积, 为光催化降解提供高浓度环境, 从而提高光催化效率同时还可改善催化剂分离性能, 提高催化剂使用寿命.

关键词: TiO₂ , nitrogen doped , activated carbon , photocatalytic

水蒸汽活化树脂炭用做双电层电容器电极材料

韩鹏献 , 王成扬 , 时志强 , 吕嘉辉 , 秦军 , 姚国富

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01046

以热固性酚醛树脂为前驱体, 采用水蒸汽为活化剂, 通过改变活化时间, 制备出了一系列双电层电容器用活性炭(PFR(1-5)). 采用低温氮气吸附法测定BET比表面积和孔结构, 发现随着活化时间的增加, 活性炭的比表面积和中孔率增 大. 电化学测试表明, 用活化时间为5h的PFR5H制备的模拟EDLC的比电容, 在有机体系中50mA/g恒 流放电比电容达106.5F/g, 1000mA/g下放电仍保持99.7F/g, 仅衰减了6.4％, 具有良好的倍率特性. 交流阻抗谱测试结果显示PFR5H的内阻最低, 具有良好的电容性能和功率特性.

关键词: 双电层电容器 , activated carbon , steam , phenolic formaldehyde resin

纳米Fe₃O₄- 活性炭混合超级电容器电化学性能的研究

杜嬛 , 王成扬 , 陈明鸣 , 焦旸

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01193

研究了以纳米Fe₃O₄和活性炭(AC)为电极材料的超级电容器. 以FeSO₄·7H₂O和氨水为原料, 采用微波法制备出平均粒径为36nm的Fe₃O₄纳米粒子. 组装了以6mol/L KOH溶液为电解液的Fe₃O₄/KOH/Fe₃O₄、AC/KOH/AC、Fe₃O₄/KOH/AC三种类型的模拟电容器. 用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗法对电容器进行了电化学性能测试. 结果发现, 混合电容器的工作电压可达到1.2V. 电流密度为0.5mA/cm²时, 正/负极质量比为1.5的Fe₃O₄/KOH/AC电容器的能量密度达到9.25Wh/kg, 与AC/KOH/AC电容器相比, 能量密度提高了53.4%.

关键词: 纳米Fe₃O₄ , activated carbon , hybrid supercapacitor , pseudocapacitance , energy density

水热法制备炭球—活性炭复合材料

刘守新 , 孙剑

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01132

以商品活性炭和葡萄糖为原料, 采用水热合成方法, 在活性炭表面和孔内合成纳米炭球, 制得富含含氧官能团的炭球—活性炭复合材料. 通过低温液氮(N₂/77K)吸附测定了炭球—活性炭复合材料的比表面积和孔容、孔径分布. 以SEM观测材料表面形貌. 采用FTIR、XPS分析复合材料的表面官能团结构. 以水相中无机Cr(VI)的去除测试材料的吸附性能. 结果表明：葡萄糖水热处理后在活性炭表面生成炭球, 活性炭孔隙结构降低, 炭球尺寸和分布受葡萄糖溶液浓度影响较大, 活性炭表面生成以—OH为主的含氧官能团. 炭球—活性炭复合材料对Cr(VI)的单位质量和单位面积吸附容量最高分别为原料活性炭的近4倍和95倍.

关键词: 葡萄糖 , solvothermal , carbon sphere , activated carbon , composite

炭气凝胶为电极的超级电容器电化学性能的研究

孟庆函 , 刘玲 , 宋怀河 , 张睿 , 凌立成

无机材料学报

炭气凝胶电极的电化学测试表明,炭气凝胶具有性能稳定、充放电效率高、适合于大电流充放电等优良性能.炭气凝胶储电的影响因素主要来自于比表面积、孔容和孔结构分布的综合作用.孔容较大,平均孔径较宽时,储电能力较大,且大孔容对电极材料储电是相当有利的.在高比表面积活性炭中添加不同比例的炭气凝胶,可以提高电极的比电容,炭气凝胶含量为15％时,电极比电容最高.

关键词: 炭气凝胶 , supercapacitor , activated carbon

微波制作壳聚糖质活性炭对亚硝酸钠的吸附性能

宋娟 , 李晓晖 , 宁喜斌

材料科学与工程学报

亚硝酸钠是一种有毒的食品添加剂,对人体有致癌作用,活性炭是一种有巨大比表面积的良吸附剂和解毒剂.为有效清除亚硝酸钠,本文研制一种新型活性炭材料—壳聚糖质活性炭对亚硝酸钠进行清除吸附研究,结果表明,此材料对亚硝酸钠有显著的清除效果,其清除率高达98％,最佳吸附条件为:样品投入量0.1g,吸附时间60min,亚硝酸钠体积15ml;吸附温度40℃,此吸附过程符合二级吸附动力学方程,吸附过程符合Freundlich模型,此材料对亚硝酸钠的清除研究具有极大的意义.

关键词: 壳聚糖 , 活性炭 , 亚硝酸钠 , 吸附

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