磷酸法活化木质素基炭微球的研究
前言
碳材料是当今世界人们应用最广泛的材料之一，由于世界资源日益枯竭、环境日益恶化，而人们为了获得炭材料，在其提取、研发、生产、利用的过程中消耗了大量的能源和资源并向环境中排放了大量的污染物，造成了严重环境污染，所以利用环保的生物质材料以及环保的方法制备炭材料成为人们关注的焦点。
碳微球是一种多孔性含碳物质，具有结构形貌规整、导热系数高、耐热性能良好、吸附能力强等多种优异的性能，在电磁学、生物、物理、化学化工、材料学等多个领域具有巨大的应用价值，故能够在诸多炭材料中脱颖而出。
生物质材料是一种可再生能源，分布广泛、易于获取，且生物质为炭中性的材料，在生长过程中吸收的CO 2和其在制备碳材料过程中放出 CO 2的量基本相当。因而，利用生物质组分制备炭材料对环境造成的影响非常小［1］。故用天然生物质制备炭微球的方法日渐受人关注。在本研究中，以提纯的木质素为原料，研究了原料质量、炭化时间及炭化温度对炭微球结构与性能的影响，以及微波活化功率、活化时间和磷酸配比对碳微球活化工艺的影响。探索炭化与活化等因素对其微晶结构、形貌、粒径均一、比表面积、孔隙结构、表面化学性能的影响，形成炭微球孔隙调控基础理论，最终获得磷酸法活化制备的碳微球最佳工艺参数。
1、项目研究背景
1.1、什么是碳微球
碳微球是由石墨片层在玻璃相的石墨结构间断分布而构成，最初是指煤沥青类化合物在热处理时，发生热缩聚反应生成了具有各向异性的中间相小球体，再将中间相小球体从沥青母体中分离出来形成的微米级球形炭材料。这种碳材料被称为中间相碳微球[2]。20世纪50年代，Taylor等学者在碳化液相沥青时发现了液晶状各向异性的小球，且此小球在喹啉等溶剂中不易溶解，这为碳微球的进一步发展作出了巨大的贡献。中间相碳微球最初是在20世纪60年代被发现的,科学家们在研究煤焦化的过程中偶然发现在镜煤质中生成了少量光学各向异性的小球,该球长大融合最终生成镶嵌结构,即为中间相碳微球的前驱体[3]。20世纪70年代，Yamada等人[4]首次从沥青母体中分离出中间相小球，并将其称为中间相碳微球。
1.2、碳微球的特点
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