煤基多級孔炭納米材料的優化制備及性能表征

作者：蘇婷,宋永輝,高雯雯,蘭新哲,景興鵬

摘要：以低變質粉煤為原料,采用熱解活化技術制備煤基多級孔炭納米材料(CCNM),利用統計學預測分析軟件(JMP)設計優化制備實驗的正交陣列,主要因素包括煤直接液化殘渣(DCLR)的添加量(A)、熱解過程升溫速率(B)、熱解終溫(C)和原料粒度(D),每個因素選取三個水平。采用響應面分析法對CCNM的碘吸附值和抗壓強度進行評估,確定最佳優化條件為A1B3C1D2,影響因素按顯著性由大到小的順序為CABD,碘吸附值的預測公式為m I=258.26-33.22 x 1-34.88x 2+28.12x 21+1.92x 1x 2+34.12x 22,預測碘吸附值最高為390.51 mg/g,三組平行驗證實驗測定的碘吸附值平均為394.69 mg/g,實驗值與預測值吻合良好。對優化條件下制備的CCNM進行性能表征,材料呈多孔結構;通過圖像處理,統計得到孔隙率在40%以上;碘吸附值為398.22 mg/g,抗壓強度為4.12 MPa,比表面積為146.181 m 2/g,總孔容為0.0534 cm 3/g,中孔率為71.10%,孔徑主要分布在1.5 nm~100 nm,平均孔徑為5.254 nm,表明CCNM是一種包含微孔、中孔和大孔的多級孔炭納米材料。

發文機構：榆林學院化學與化工學院 西安建筑科技大學冶金工程學院 中煤科工集團西安研究院有限公司

關鍵詞：低變質粉煤JMP熱解活化技術納米材料多級孔結構low-rank pulverized coalJMPpyrolysis activation technologynanomaterialsmulti-stage pore structure

分類號： TQ536.1[化學工程—煤化學工程]