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以宝钢沥青焦为原料,采用KOH活化法制备出超级活性炭,并对其性能进行评价。主要内容包括原料系统评价、样品制备、样品吸附性能、孔结构和电化学表征等。
宝钢原料生焦的灰分低、碳含量较高,制备出的超级活性炭吸附性能优异,碘、亚甲蓝、苯吸附值分别达到2481mg/g、460mg/g、1500mg/g,BET比表面积可达3300m<2>/g左右,主要性能指标达到日本Maxsorb活性炭水平。而熟焦不适合制备活性炭。
活化时间、活化温度、碱炭质量比、原料粒度等工艺条件对活性炭的结构、性能、收率均有影响,其中碱炭质量比的影响最大。随着碱炭比的增加,活性炭的BET比表面积从1000m<2>/g增加至3300m<2>/g左右。研究表明:由宝钢沥青焦(生焦)制备超级活性炭的最佳工艺条件为:原料粒度80~150目、活化时间1.5h、活化温度800℃、碱炭质量比4:1。
典型样品的电化学性能测试表明:由宝钢沥青焦(生焦)制备的超级活性炭呈现出良好的电化学性能。比较了加入碳黑和不加碳黑时超级电容器在不同电流下的充放电性能,发现碳黑对超级电容器的充放电特性尤其是大电流密度下的充放电特性有很大改善,在50mA和100mA的大电流下,比电容分别达到150 F/g和100F/g。碳黑的加入有助于降低超级电容器的交流内阻,在不加碳黑时,超级电容器的交流内阻随碱炭比的增加而增加,加入碳黑后,交流内阻基本上保持在1.5Ω左右。