《微波場下椰殼基炭材料孔隙調控》是依託昆明理工大學，由李瑋擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微波場下椰殼基炭材料孔隙調控
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：李瑋
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
炭材料結構調控技術和基礎理論是材料學科重要的研究方向。目前，對微波加熱製備炭材料的機理研究較少，僅限於製備和再生，微波場中炭材料孔隙調控的技術和基礎理論很少涉及，另外，改裝的家用微波爐，存在諸多缺點。本項目擬用自行研製的連續可控的微波實驗裝置研究微波加熱固體廢棄物-椰子殼製備多孔炭新工藝；研究微波場下，炭化、物理及化學活化、催化活化、模板炭化及水熱炭化等因素對炭材料性能的影響規律，並形成微波場中炭材料結構調控新技術；採用物理吸附、SEM、TEM、XRD、XPS、FTIR、雷射拉蔓光譜、ζ電位、 Boehm滴定等手段表征多孔炭的結構和表面化學性質，獲得炭材料孔結構、微觀結構、表面化學性質與性能的關係，形成微波場中炭材料孔隙調控基礎理論。項目的開展符合我國當前節能降耗、清潔生產、可持續發展的要求，對於推進微波在材料製備及資源綜合利用，特別是定向製備具有特定孔結構的炭材料具有重要意義。
結題摘要
本項目以氯化鋅、磷酸、氫氧化鉀為活化劑（化學活化），分別在常規加熱和在微波場下，研究了浸漬時間、活化劑濃度、活化時間、活化溫度（或微波功率）對椰殼基活性炭產品性能（碘吸附值、亞甲基藍吸附值、得率）的影響規律，採用正交實驗得到了最佳工藝條件；以水蒸氣、二氧化碳為活化劑（物理活化），研究了活化劑流量、活化時間、活化溫度（微波功率）對椰殼基活性炭產品性能的影響規律，得到了最佳工藝條件。結果表明，製備的椰殼基活性炭達到了相關的國家標準，與常規加熱方法相比，在微波場下製備，流程短、高效、時間縮短了60-94％。分析了椰殼基活性炭樣品的吸附等溫線，發現使用同樣的活化劑，微波場下所製取椰殼基活性炭，其吸附等溫線的“脫尾”現象沒有常規加熱一步炭化法的明顯，吸附平台微波場下的要小，表明微波場下製取的椰殼基活性炭其微孔結構發達，中大孔含量較低；同時採用D-A方程對兩種方法製取椰殼基活性炭的Astakhov指數進行了分析，發現二氧化碳做活化劑時，孔徑分布最窄；對於氯化鋅、氫氧化鉀和水蒸氣作活化劑製取椰殼基活性炭時，微波場下製取椰殼基活性炭的孔分布較窄；採用H-K方程對兩種方法製取椰殼基活性炭的微孔進行了表征，發現採用同樣活化劑，微波場下所製取椰殼基活性炭的極微孔所占比例較大；採用密度理論函式對兩種方法製取活性炭的孔徑分布進行了表征，發現在微波場下製取椰殼基活性炭的微孔比例較大，中孔、大孔含量相對較小。孔結構研究表明，採用同樣的活化劑，微波場下所製取椰殼基活性炭的微孔結構發達，中孔、大孔含量較小。項目開展完成了申請時的任務指標，發表學術論文9篇，被SCI收錄5篇、EI收錄2篇，申請專利3項，培養研究生3名。項目的研究成果對於推進微波在材料製備及資源綜合利用，特別是定向製備具有特定孔結構的炭材料具有重要意義。
