FeCl_3对准东煤基多孔碳孔隙结构与石墨化协同调控

作者:王丽杰;孙飞;刘冬冬;皮信信;杨玉奇;高继慧; 刊名:工程热物理学报 上传者:刘占国

【摘要】多孔碳制备过程中,孔结构的发展和石墨化的演变相互依存,且高的石墨化度往往导致孔隙结构衰减。为同时提高煤基多孔碳孔隙结构与石墨化程度,本文以我国大储量准东煤为原料,通过添加FeCl_3实现孔隙结构与石墨化度的协同调控,探究不同FeCl_3添加量的影响。结果表明:随着FeCl_3添加量增加,煤焦比表面积由346 m~2·g~(-1)增加到574m~2·g~(-1);石墨化程度逐渐增加,I_G/I_(All)由8.774%增加到9.328%。通过分析得出:FeCl_3水解及热解作用产生的铁氧化物与热解、活化过程产生的CO反应原位形成CO_2,对煤焦刻蚀,促进微孔的发展;煤焦中无定型碳与还原性Fe形成Fe_3C中间相,在碳不断"溶解析出"过程实现了催化石墨化的进行;酸洗过程释放了一部分中孔。由此可见,FeCl_3同时起着微孔造孔剂、中孔模板剂及催化石墨化促进剂的作用。

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第 38卷第 8期 2017年 8月 工 程 JOURNAL OF 热 物 理 学 报 ENG INEERING THERM 0PHYSICS Vo1.38.NO.8 Aug.,2017 FeC13对准东煤基多孔碳孔隙结构与 石墨化协同调控 王丽杰 孙 飞 刘冬冬 皮信信 杨玉奇 高继慧 (哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨 150001) 摘 要 多孔碳制备过程中,孔结构的发展和石罢化的演变相互依存,且高的石墨化度往往导致孔隙结构衰减。为同时 提高煤基多孔碳孔隙结构与石墨化程度 ,本文以我国大储量准东煤为原料 ,通过添加 FeC13实现孔隙结构与石墨化度的 协同调控 ,探究不同 FeCI3添加量的影响。结果表明:随着 FeCI3添加量增加,煤焦比表面积 由 346 In2.g-1增加到 574 In g~ ;石墨化程度逐渐增加,IG//All由 8.774%增加到 9.328%。通过分析得出:FeC13水解及热解作用产生的铁氧化物 与热解、活化过程产生的 CO反应原位形成 CO2,对煤焦刻蚀,促进微孔的发展 ;煤焦中无定型碳与还原性 形成 Fe3C 中间相,在碳不断 “溶解析 出”过程实现了催化石墨化的进行 ;酸洗过程释放了一部分中孔。由此可见,FeCI3同时起着微 孔造孔剂、中孔模板剂及催化石墨化促进剂的作用。 关键词 FeC13;准东煤 ;孔隙结构;石墨化度;协同调控 中图分类号:TK01~9 文献标识码:A 文章编号:0253—231X(2017)08—1777 07 Synergistic Eect of FeC13 on Pore—Structure and Crystallizati0n 0f Zhundong Coal-based Activated Carbons WANG Li—-Jie SUN Fei LIU Dong—-Dong PI Xin-Xin YANG Yu-Qi GAO Ji--Hui (School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute of 1~echnology,Harbin 150001,China) Abstract In the preparing processes of porous carbon,the development of porous structure was highly related to the evolution of graphitic crystalline structure. M eanwhile,the porous structure wil1 be collapse as the crystallinity increases. Developm ent of porous with both high surface area and graphitization degree has attracted considerable research attention in the fields of gas adsorption and electrochem ical energy storage. W ith the assistant of C02 atmosphere,porous carbons can be one—step synthesized by using the FeCla·6H20 and low—cost Chinese Zhundong coal as t

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