关于活性炭纤维氮气 77K 吸附的表征

• 关键词：气体吸附仪,AutosorbiQ,活性炭纤维
• 摘要：通过使用静态法气体吸附仪 Autosorb iQ 对活性炭纤维原料和 LTOP 处理过的活性炭纤维进行 77K 氮气吸附脱附等温线测试。

通过使用静态法气体吸附仪 Autosorb iQ 对活性炭纤维原料和 LTOP 处理过的活性炭纤维进行 77K 氮气吸附脱附等温线测试。

用于评估样品的结构特性(比表面积和孔隙以及孔隙体积)。利用等温线数据计算 BET 多点比表面积;利用 HK 法计算样品的孔径分布;利用密度泛函理论DFT计算密度;利用T方法计算微孔面积、外表面积以及微孔体积。

77K 氮气吸脱附等温线见图 1。根据最新的 IUPAC 分类，碳纤维等温线可以归类为Ⅰ类等温线。在低压区(P/P0<0.1)，随着相对压力的增加，吸附量迅速上升，几乎呈现垂直，这是典型的微孔填充的表现。另外在相对压力范围 0.4-0.99 区域出现了一个狭窄的迟滞环，意味着活性碳纤维中存在少量的介孔。

在相对压力接近 1 的部分，并未观察到吸附量急剧上升的趋势，说明材料中没有大孔或者堆积孔。对比原样活性碳纤维和 LTOP 改性后的活性炭纤维，前后的等温线在形状和趋势上并未呈现出明显的改变，这揭示了表面改性并未对材料的物理结构产生显著改变。因为等温线的形状是材料吸附时固有的属性。计算出的面积和孔体积结果见如下表 1。

表 1 : 等温线计算出的活性碳纤维的比表面积和孔体积

图 2： HK 法得到的活性碳纤维的孔径分布

结果表明，该方法具有一定的特异性。除了 ACFL8-60 和 ACFL11-15 外，随着处理时间或有效输出电压的增加，等离子体处理后活性炭纤维的比表面积和孔体积略有减小。有效产出的综合效应电压和改性时间对孔结构影响不大，这可以用刻蚀和官能团嫁接效应来解释。