在本期介紹中，制備了活性炭和活性炭納米纖維的復(fù)合材料，以改善活性炭吸附揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的性能及其對呼吸機(jī)的利用。用硝酸鎳催化劑前體浸漬活性炭，使用催化化學(xué)氣相沉積將碳納米纖維(CNF)直接沉積在活性炭表面上。在活性炭微孔中沉積的催化劑顆粒上的CNF被CO 2活化，以恢復(fù)表面積和微孔。利用比表面，制備的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征(BET)分別與電子顯微鏡技術(shù)。對制備的復(fù)合吸附劑進(jìn)行苯，甲苯和二甲苯(BTX)吸附，然后以顆粒形式用于有機(jī)呼呼吸機(jī)中。通過使空氣樣品以可調(diào)節(jié)的流速通過玻璃柱中的吸附劑進(jìn)行吸附研究。最后，吸附柱中未吸附的任何吸附物質(zhì)被捕獲在活性炭吸附管中，并通過氣相色譜分析。在活性炭 / 碳納米纖維上均勻地形成了具有約10-20nm的非常薄的直徑的CNF。用CO 2活化的活性炭/ 碳納米纖維制備的呼吸機(jī)筒的突破時間為117分鐘，比用相同重量核桃殼活性炭制備的呼吸機(jī)筒明顯延長。

　　揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)是環(huán)境中可能引起嚴(yán)重健康問題的一類化學(xué)污染物。某些揮發(fā)性有機(jī)化合物，如苯，甲苯和二甲苯(BTX)是已知的或懷疑為致癌物。

　　吸附劑對污染物的吸附是控制VOC排放的最重要的方法之一。活性炭(AC)是最通用和常用的吸附劑，用于固定床形式的環(huán)境控制。這是由于其內(nèi)表面積和孔體積大，以及以低成本吸收有機(jī)蒸氣的能力。這些特性使得它最實用的吸附劑之一，通過空氣凈化器、呼吸器或個人保護(hù)設(shè)備從吸入的空氣中除去有毒氣體和蒸氣。呼吸器筒和罐在填充床中含有活性炭顆粒，其通過吸附劑吸附空氣中的有機(jī)蒸氣。

　　活性炭是無結(jié)構(gòu)的，具有復(fù)雜的物理化學(xué)性質(zhì)。選擇性差，特別是芳香族化合物。活性炭的吸附能力受以下因素的限制：表面活性位點的密度，吸附鍵的活化能，非均相體系中吸附的緩慢的動力學(xué)和非平衡性，吸附劑表面及其吸附劑表面的傳質(zhì)速率尺寸相對較大。

　　為了克服上述限制，已經(jīng)提出了新類型的合成碳質(zhì)材料作為改進(jìn)活性炭吸附性質(zhì)的候選物或修飾因子。近年來，活性炭納米纖維受到越來越多的關(guān)注和廣泛的研究。由于它們的有趣的性質(zhì)(純度，機(jī)械強(qiáng)度，高的幾何表面，等等)的它們被認(rèn)定為一特定的活性炭材料和作為具有用作吸附劑和催化劑載體的潛力。

　　活性炭材料的制造方法

　　這次使用核桃殼來作為活性炭的制作材料。氫氧化鉀被用作化學(xué)活化劑，因為它是用于生產(chǎn)活性炭最有效的化合物之一。然后將初始粒度為0.21-0.35mm的核桃殼粉碎，研磨并篩分。然后將殼放入氫氧化鉀溶液中，輕輕加熱2小時。然后將它們在150℃的烘箱中干燥。然后將浸漬的殼樣品在石英管式反應(yīng)器中在氮?dú)饬飨绿蓟?小時。活化后，將樣品在N 2流下冷卻，并用0.5N鹽酸洗滌兩次，并依次用冷蒸餾水沖洗以除去任何殘留的化學(xué)物質(zhì)。將洗滌的樣品在110℃下在烘箱中干燥。制備具有不同重量比的活化劑(氫氧化鉀)至核桃殼并具有不同活化溫度的樣品，

　　催化劑浸入活性炭中，碳納米纖維在活性炭上合成

　　將先干燥的活性炭浸泡在65℃下有規(guī)定量的鎳的水溶液。等的大部分水份蒸發(fā)后，將潮濕的活性炭在真空烘箱中在120℃下干燥2小時。通過活性炭在由常規(guī)水平管式爐加熱的石英流反應(yīng)器(直徑3cm，長度100cm)中合成活性炭納米纖維。將規(guī)定量的活性炭放置在爐中的反應(yīng)器管的中心處的氧化鋁舟皿中。

　　催化劑在氫氣氛中在500℃下還原2小時后，甲烷以200cm 3 / min的速度在550℃下在氧化鋁船上流過1小時，并被催化分解。納米尺寸碳通過化學(xué)氣相沉積(CVD)在交流載體材料上生長。為了純化通過該方法生長的活性炭納米纖維樣品，采用酸處理來除去催化劑顆粒。借助于超聲波處理，將樣品與鹽酸(3M)混合12小時，然后用硝酸(2M)再混合12小時。

　　最后，用冷蒸餾水沖洗樣品以除去殘留的化學(xué)物質(zhì)。將洗滌的樣品在110℃下在烘箱中干燥12小時。

　　通過將受控量的CO 2通過懸浮在爐中的反應(yīng)器管中的復(fù)合物上而使合成的復(fù)合物物理活化。將樣品在N 2流下加熱，指定的反應(yīng)溫度每分鐘升高5℃，然后在450℃的溫度下保持5小時。隨后將樣品在150℃下脫氣8小時在掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡下觀察活性炭納米復(fù)合材料的納米結(jié)構(gòu)和形貌。

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