中孔活性碳纖維(ACF)

05 3714

內(nèi)容來自123456

由于ACF的孔徑(aperture)大都集中在微孔范圍(fàn wéi)，使其在氣相吸附中具有吸、脫附速度快的優(yōu)點(diǎn)，但卻限制（limit）了其在較大分子領(lǐng)域如催化、電子、醫(yī)藥及液相吸附等方面的應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小，因此有很高的比強(qiáng)度。尤其在超級電容器中，由于中孔的存在，使得被吸附分子從中孔擴(kuò)散到微孔比從液相直接擴(kuò)散到微孔的路徑短，中孔不但提高了分子在微孔中的擴(kuò)散能力，同時也提高了微孔表面的平衡覆蓋（Cover)率，因此可獲得較大吸附量。雙電層電容器電極（electrode）材料(Material)的研究（research)就是利用富含中孔的活性炭（acticarbon）的高吸附性而制得。對于微孔來說，由于孔徑較小，大分子的電解質(zhì)(屬性：化合物)溶液難以進(jìn)入這些微孔，難以使之形成雙電層結(jié)構(gòu)。因此開發(fā)高中孔率的ACF碳(C)材料將極大地擴(kuò)展ACF的應(yīng)用領(lǐng)域。 內(nèi)容來自123456

  制備中孔ACF最直接的方法是ACF的重復(fù)（repeat)活化。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱?，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)格控制。采用物理活化時，由于CO2分子比H2O分子大，因此CO2作活化劑趨于微孔的形成。故相同燒蝕率下，采用水蒸氣(簡稱水汽)活化可制得富含中孔的多孔炭。另有觀點(diǎn)認(rèn)為，CO2的擴(kuò)散速率慢，可拓寬(broaden)材料(Material)中已有的微孔，使得孔徑(aperture)變大，形成中孔或大孔。 123456
  關(guān)于活化工藝參數(shù)(parameter)，Wigmans認(rèn)為提高活化溫度（temperature)會導(dǎo)致(cause)微孔增加而總孔體積（volume)不變，低溫活化易于得到富含中孔的多孔炭，而活化時間的增加有利于微孔的形成。碳纖維復(fù)合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小，因此有很高的比強(qiáng)度。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，相鄰微孔的孔壁受活化溫度升高的影響(influence)而被燒毀形成中孔，增加活化時間也可使中孔率稍有提高。加快碳(C)化活化升溫速率可以使碳化反應(yīng)不完全，氧(Oxygen)化（oxidation)活性比較高，易于中孔的形成，從而明顯提高中孔包含比重。盡管通過(tōng guò)改變和控制（control)活化工藝，采用二次物理活化的方法可以提高ACF的中孔率，但工藝復(fù)雜，收率降低（reduce)，所以人們開始采用如下方法來獲得高中孔含量的ACF。