煤基多孔材料制備過程初探★

蔣 緒，辛瑩娟，張 昭

（咸陽職業技術學院能源化工研究所，陜西 咸陽 712000）

引言

煤基多孔材料是以煤炭及其附屬產品為原料制備的孔結構發達的炭素材料，主要包括活性炭、多孔炭球、石墨烯、炭氣凝膠等[1]。因其具有比表面積大、孔隙發達、易于加工、價格低廉的特點，廣泛用于吸附、催化、環保、儲能等領域[2]。

煤基多孔材料包括普遍使用的活性炭，承載革命性意義的石墨烯，具備獨特性能的碳氣凝膠、碳干凝膠、碳納米纖維、碳球、碳納米片及泡沫碳等，它們之間的差異主要在于孔隙結構的形態。活性炭是一種最常見的煤基多孔材料，它是用煤炭、木材、果殼等含碳物質通過適當的方法成型，在高溫和缺氧條件下活化制成的一種黑色粉末狀或顆粒狀、片狀、柱狀的炭質材料，是煤基多孔材料的典型代表[3]。由于活性炭高度發達的孔隙結構和極大的比表面積，用途十分廣泛[4]。活性炭的孔隙包括從微孔到肉眼可見的大孔，基本上呈連續分布。杜比寧把半徑小于2 nm的稱為微孔，2 nm～100 nm 的稱過渡孔，大于100 nm的孔稱大孔。活性炭的孔隙形狀多種多樣，有近于圓形的，有裂口狀、溝槽狀、狹縫狀和瓶頸狀等。除了傳統的粉末和顆粒活性炭外，新品種開發煤基多孔材料的進展也很快，如珠球狀活性炭、纖維狀活性炭、活性炭氈、活性炭布和具有特殊表面性質的活性炭等。另外，在煤加工過程中得到的固體產品或殘渣，如熱解半焦、超臨界抽提殘煤、褐煤液化殘渣也可以加工成活性炭或其代用品，它們生產成本低，用于煤加工過程的“三廢”也更加適宜。……