隨著能源和資源日益緊缺，天然氣、氫氣高密度儲(chǔ)存材料和儲(chǔ)電能用超級(jí)電容器電 極材料的開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到高度關(guān)注。而超大比表面積、微孔分布集中的活性炭正滿足了 這些儲(chǔ)能材料的需要。近年來(lái)，很多研究者在尋找合適的活化方法和低成本的原材料， 并成功的制得具有一定吸附能力的活性炭產(chǎn)品，以 KOH 活化法最為成功。
KOH 為活化劑制備超大比表面積活性炭的技術(shù)最初由美國(guó) AMoCO 公司開(kāi)發(fā)的， 后 由 Anderson Development 公司商業(yè)化生產(chǎn)， 以石油焦為原料制備出比表面大于 2 500 m2/g 的超級(jí)活性炭。日本關(guān)西熱化學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)的超級(jí)活性炭商品名為 MAXSORB，也是 用 KOH 活化石油焦制備而成，其比表面積可達(dá)到 2 800～3 200 m2/g。日本的音羽利朗將 石油焦原料在 400 ℃ 下進(jìn)行脫水處理，利用 KOH 為藥劑在 600 ℃ ～800 ℃ 下活化獲得了 比表面大于 3 000 m2/g 的超級(jí)活性炭。日本大阪煤氣公司通過(guò) KOH 活化中間相炭微珠， 制得了比表面積高達(dá) 4000 m2/g 的超級(jí)活性炭。 我國(guó)對(duì)超級(jí)活性炭的制備及研究工作起步 較晚， 1993 年至 1998 年中國(guó)科學(xué)院山西煤化所分別采用中間相瀝青、氧化瀝青和石油焦 為原料，以 KOH 為活化劑，制得了比表面積為 2 000～4000 m2/g 的超級(jí)活性炭。 1996 年許斌等以 KOH 活化法制得了比表面積高達(dá) 3500 m2/g 的中間相瀝青活性炭，總孔容 2.11cm3/g，孔徑主要集中于 1 ～4 nm 范圍內(nèi)，平均孔徑 2.6 nm 左右，苯吸附值為 l 610 mg ／g。
椰殼在我國(guó)南方、東南亞及非洲資源十分豐富，天然結(jié)構(gòu)致密、材質(zhì)純凈，是一種 很好的活性炭原料，相對(duì)于常用的制備超級(jí)活性炭的炭氣凝膠、碳纖維、樹(shù)脂、石油焦 等化石原料，具有廉價(jià)易得、 資源可再生等特點(diǎn)，在成本上有較大的優(yōu)勢(shì)。區(qū)別于直接 以鮮椰果殼原料，本研究采用已炭化除去大部分有機(jī)物的椰殼炭化料為起始原料，具有 固定炭含量高、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、細(xì)胞腔之間已初步形成孔道等特點(diǎn)， KOH 藥劑容易充分浸入，因此，以較少的藥劑用量，與椰殼炭干法混合，控制活化工藝條件可制備出微孔發(fā) 達(dá)的超大比表面積活性炭。
選擇椰殼炭化料作為實(shí)驗(yàn)原料， KOH 為活化劑，通過(guò)調(diào)控 KOH 與椰殼炭化料的混合比、活化溫度及活化時(shí)間，制備出比表面積大（ 3 326 m2/g），孔徑 分布窄（集中于 1.5-2.5 nm 的微孔），吸附性能高（碘吸附值 2 500 mg/g，亞甲基藍(lán)吸附 值 675 mg/g）的超級(jí)微孔活性炭，該產(chǎn)品附加值高，在天然氣儲(chǔ)存和超級(jí)電容器電極材 料領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
材料和儀器：
材料： 椰殼炭化料采購(gòu)自海南省文昌縣活性炭廠， 椰殼炭化料破碎至 1～2 mm 顆粒， 烘干備用。 試劑： KOH（ AR）南京化學(xué)試劑有限公司，鹽酸（ AR）等試劑上海中試化工公司；
實(shí)驗(yàn)儀器：電阻爐為上海意豐電爐有限公司產(chǎn)，活化器為鎳制帶蓋坩堝。恒溫磁力攪拌器為南京科爾儀器設(shè)備有限公司，密封式制樣粉碎機(jī)為上虞市銀河測(cè)試儀器廠，真空泵為南京科爾儀器設(shè)備有限公司，電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱為上海索譜儀器有限公司
分析儀器： ASAP 2020 全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀，為美國(guó)麥克公司；元素分析 儀為 S-3400 掃描電鏡為日本東芝公司； 722 型分光光度計(jì)為上海分析儀器廠生產(chǎn)。
制備方法：
在鎳坩堝中， 將 KOH 顆粒與椰殼炭顆粒以不同的質(zhì)量比 （以下稱浸漬比）干法混合， 加適量水捏合，浸漬一定時(shí)間。混合物料經(jīng)干燥后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以一定的升溫速率升 溫至活化終溫，保持一定時(shí)間。活化過(guò)程結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至室溫，活化料經(jīng)堿回 收后，以 0.1 mol/L 的鹽酸溶液洗滌，再經(jīng)熱水洗至中性，烘干備用。
圖1 ?KOH 活化法制備超級(jí)椰殼活性炭的工藝流程
活性炭吸附性能分析：
亞甲基藍(lán)吸附值和碘吸附值： 按照國(guó)標(biāo)《木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法》（ GB／T 12496.1～22—1999 ）進(jìn)行，碘吸附值很高的活性炭檢測(cè)采用減碳量的方法，每個(gè)指標(biāo)取平行試驗(yàn)的平均值作為結(jié)果。
B.E.T 比表面積和孔徑分布： 活性炭的比表面積和孔徑分布由吸附等溫線表征，以 N2 為吸附介質(zhì)，在溫度 77 K 及相對(duì)壓力(P/P0)10-6～1 的范圍內(nèi)進(jìn)行 N2 吸附測(cè)定。測(cè)定前，樣品需在 350 ℃ 下脫氣 2 h。 比表面積采用 B.E.T 方法根據(jù) N2 吸附等溫線計(jì)算， 孔徑分布根據(jù) BJH 和 HK 方法進(jìn)行計(jì) 算。
掃描電鏡（ SEM）表面形態(tài)分析： 用 E-1010 離子覆膜儀對(duì)樣品活性炭噴金后， 用掃描電鏡觀測(cè)椰殼原料及活性炭樣品 的微觀構(gòu)造及表面形貌。
化學(xué)慧定制合成事業(yè)部摘錄
納米材料
