多孔炭材料

《多孔炭材料》是2015年化學工業出版社出版的圖書，作者是鄭經堂、黃振興。

基本介紹

• 書名：多孔炭材料
• 作者：鄭經堂、黃振興
• ISBN：978-7-122-24487-1
• 頁數：606頁
• 出版社：化學工業出版社 
• 出版時間：2015年10月
• 裝幀：平裝
• 開本：B5
• 叢書名：《新型炭材料》叢書

內容簡介

本書主要闡述了多孔炭材料的性能、改性方法、製備及其套用，全書共分為十二章。結合編著者多年在此領域的研究經驗、技術積累以及國內外的最新進展，就活性炭，介孔炭，炭分子篩，球形活性炭，核殼結構納米炭，三維有序大孔炭,以及活性炭纖維的製備、性能、微觀結構調控、吸附理論以及其在能源、環境等領域的套用進行了較詳細的論述，同時對活性炭纖維與高級氧化技術協同作用和炭基吸附材料的套用前景進行了論述。

本書內容全面，圖文並茂，深入淺出。希望能激發出讀者的研究熱情，為從事炭材料研究的人員提供研究思路和技術方法。

本書適用於對吸附材料有著廣泛興趣的讀者，以及從事炭材料研究的科研工作者，本書也可作為大專院校炭材料專業的教學參考書。

目錄結構

第1章緒論1

參考文獻6

第2章活性炭的微觀結構及其表面改性方法7

2.1活性炭的微晶結構7

2.1.1螺層形晶體結構7

2.1.2芳族三元結構11

2.1.3中間結構12

2.1.4活性炭晶體結構帶來的啟迪13

2.2活性炭的孔隙結構13

2.2.1大孔15

2.2.2過渡孔15

2.2.3微孔16

2.2.4不同孔隙類型的孔隙結構參數的測定17

2.2.5不同類型的孔隙在吸附過程中的作用35

2.2.6活性炭實際孔隙結構的特徵39

2.2.7活性炭孔隙容積分布的一般特徵45

2.2.8孔隙結構與吸附滯後圈的關係48

2.3活性炭表面的化學結構及其性能52

2.3.1活性炭的表面化學本能52

2.3.2表面氧化物對炭吸附劑的吸附性質的影響56

2.3.3活性炭本身的催化作用59

2.3.4活性炭作為催化劑載體的套用61

2.3.5活性炭浸漬氯化汞製成的催化劑用於聚氯乙烯的合成62

2.3.6在活性炭上浸漬銅、鉻、銀製備成軍用防毒催化劑64

2.3.7在活性炭上負載催化劑71

2.3.8在精細化工和製藥行業套用74

參考文獻77

第3章活性炭吸附理論80

3.1物理吸附和化學吸附80

3.2吸附相(表面相)的性質81

3.3物理吸附中吸附劑的非均勻性83

3.4吸附平衡84

3.5毛細凝聚、過渡孔結構和微孔容積充填85

3.6吸附等溫線方程89

3.7氣固相單組分在均勻表面上的吸附90

3.8杜比寧吸附理論及其發展99

3.8.1吸附力的本性100

3.8.2波蘭尼吸附勢理論102

3.8.3活性炭蒸氣體系的特性曲線105

3.8.4杜比寧拉杜施凱維奇吸附等溫線方程107

3.8.5關於在不同溫度範圍內摩爾體積的修正問題109

3.8.6吸附熱力學方程式110

3.8.7關於微孔容積充填理論113

3.8.8活性炭微孔結構的非均相特徵113

3.8.9描述炭吸附劑不均勻微孔系統的特性曲線方程114

3.8.10普遍化的吸附特性曲線方程118

3.8.11二元蒸氣混合物的吸附121

3.8.12活性炭微孔的形狀與特徵尺寸122

3.8.13活性炭微孔幾何表面積的計算方法124

3.8.14活性炭結構特性參數的校正124

3.8.15各國學者對微孔容積充填理論的研究、套用和發展125

3.8.16結束語128

參考文獻129

第4章粒狀活性炭製備工藝132

4.1煤的基本性質132

4.2原煤的組分及特性對活性炭生產及性能的影響135

4.3各種原料特性對活性炭孔隙分布的影響138

4.4製備工藝151

4.4.1原煤的破碎151

4.4.2混捏162

4.4.3炭化171

4.4.4活化184

第5章介孔炭材料2035.1介孔炭材料的主要結構特性203

5.2介孔炭材料製備方法204

5.2.1催化法204

5.2.2界面活化炭化法205

5.2.3混合聚合物炭化法 205

5.2.4有機凝膠炭化法 206

5.2.5模板炭化法207

5.3介孔炭材料的改性211

5.3.1直接合成法211

5.3.2後修飾法212

5.4介孔炭材料的套用212

5.4.1環境領域212

5.4.2催化領域212

5.4.3生物領域214

5.4.4電化學領域214

5.4.5合成新材料214

參考文獻214

第6章炭分子篩218

6.1炭分子篩的物理化學結構219

6.1.1炭分子篩的物理結構219

6.1.2炭分子篩的化學結構222

6.2炭分子篩的篩分機理223

6.3炭分子篩的製備226

6.3.1炭分子篩的製備原料226

6.3.2炭分子篩的製備方法及其工藝227

6.4炭分子篩的改性方法231

6.4.1孔徑調控231

6.4.2表面官能基團改性232

6.5炭分子篩微結構研究方法232

6.5.1吸附法研究孔結構233

6.5.2電子顯微技術234

6.5.3X射線衍射(XRD)234

6.5.4小角散射技術234

6.5.5紅外技術235

6.5.6X射線光電子能譜235

6.5.7拉曼光譜235

6.6炭分子篩的套用235

6.6.1變壓吸附和變溫吸附技術235

6.6.2變電吸附技術237

6.6.3氣體儲存與除雜237

6.6.4催化237

參考文獻238

第7章球形活性炭243

7.1概述243

7.2原料組成及特性244

7.2.1瀝青基球形活性炭244

7.2.2煤基球形活性炭246

7.2.3樹脂基球形活性炭247

7.2.4其他原料254

7.3製備工藝及活化方法255

7.3.1各向同性瀝青球形活性炭的製備工藝255

7.3.2中間相瀝青基微球活性炭的製備工藝256

7.3.3樹脂基球形活性炭製備工藝259

7.4主要影響因素及控制方法265

7.4.1熱縮聚法活化工藝參數對中間相炭微球收率和性能的影響265

7.4.2球形活性炭活化工藝對活性炭微球孔結構的影響268

7.4.3球形活性炭活化工藝對活性炭表面形態結構及表面官能基團的影響272

7.5功能化改性及套用278

7.5.1吸附領域278

7.5.2儲能領域282

7.5.3醫療領域287

7.5.4其他領域288

參考文獻289

第8章碳基核殼結構納米材料292

8.1緒論292

8.2無定形碳基核殼結構納米材料293

8.2.1無定形碳包覆金屬核殼材料的製備293

8.2.2無定形碳包覆金屬核殼材料的套用308

8.3結晶性碳基核殼結構納米材料315

8.3.1富勒烯基核殼結構納米材料315

8.3.2CNTs基核殼結構納米材料321

8.3.3石墨烯基核殼結構納米材料329

參考文獻361

第9章三維有序大孔炭374

9.1結構特性及表征方法375

9.1.1膠晶模板的形貌結構375

9.1.23DOM C的形貌結構376

9.1.3表征方法381

9.2製備方法及工藝385

9.2.1膠體微球的合成386

9.2.2模板結構對性能的影響401

9.3分級孔道(介孔)結構的三維有序大孔炭404

9.3.1以多級孔道反蛋白石為模板的二次模板法404

9.3.2雙模板法407

9.3.3原位自組裝一步合成法408

9.4主要影響因素及最佳化412

9.4.1蛋白石模板種類的影響412

9.4.2碳源種類的影響416

9.4.3其他影響因素419

9.5功能化改性方法421

9.5.1表面氧化421

9.5.2接枝422

9.5.3納米顆粒的負載422

9.5.4表面塗覆聚合物425

9.6三維有序大孔炭材料的套用426

9.6.1吸附分離426

9.6.2在光催化中的套用427

9.6.3在鋰離子電池中的套用431

9.6.4在超級電容器中的套用435

9.6.5在直接甲醇燃料電池中的套用438

9.6.6在太陽能電池中的套用440

9.6.7在電化學感測器中的套用443

9.7展望446

參考文獻447

第10章活性炭纖維452

10.1概述452

10.2ACF種類及製備工藝流程454

10.2.1黏膠基ACF455

10.2.2酚醛基ACF455

10.2.3PAN基ACF456

10.2.4瀝青基ACF457

10.2.5芳綸基ACF457

10.2.6竹基炭纖維458

10.2.7其他基ACF459

10.2.8中孔ACF460

10.3ACF製備主要工藝環節461

10.3.1預處理461

10.3.2炭化463

10.3.3活化465

10.3.4 ACF連續化生產裝置472

10.4ACF結構表征475

10.4.1晶體結構475

10.4.2元素組成477

10.4.3表面化學結構478

10.4.4孔隙結構481

10.4.5表面形態結構489

10.5ACF性能490

10.5.1吸附性能490

10.5.2電性能和耐熱性493

10.5.3氧化還原性能493

10.5.4催化特性494

10.6ACF改性494

10.6.1二次活化法494

10.6.2熱處理法496

10.6.3氣相沉積法497

10.6.4氧化改性498

10.6.5改變親疏水性501

10.6.6改變極性502

10.6.7表面負載法502

10.6.8電漿處理法503

10.6.9微波輻照法504

10.7套用504

10.7.1水淨化504

10.7.2溶劑回收510

10.7.3空氣淨化517

10.7.4在食品行業的套用520

10.7.5電容器和電池電極材料521

10.7.6製備SiC材料522

10.7.7在醫藥衛生方面的套用523

10.7.8活性載體524

參考文獻525

第11章活性炭纖維與高級氧化技術聯合套用531

11.1炭基光催化材料的製備及其套用532

11.1.1炭基光催化材料的作用原理532

11.1.2炭基光催化材料的製備方法533

11.1.3ACF基光催化材料的套用534

11.1.4其他炭基光催化材料的套用555

11.2與電漿技術的組合及工業化套用558

11.3與臭氧化技術的聯合套用570

11.4與Fenton反應的聯合套用573

11.5與電化學氧化技術的聯合套用576

11.6與其他材料與技術的聯合套用580

參考文獻584

第12章炭基吸附材料的套用前景595

12.1儲能材料595

12.2電化學材料596

12.3感測器601

12.4材料合成與催化603

參考文獻604