氢氧化钾活化纤维素基炭微球的吸附机理开题报告

1. 研究目的与意义

炭微球目前已在生态环境保护与社会经济发展的协调方面显示出了巨大的价值作用，它具有良好的化学稳定性、热稳定性、吸附性能及优良的导电导热性，因此其制备研究工作具有非常大的意义。

之前制备原料多采用烯、炔、苯等化合物及蔗糖等小分子的碳水化合物，而生物质中提取的纤维素价格低廉并且来源广泛，从滩涂植物大米草中提取的纤维素也减少了我国秸秆资源的浪费与污染；另一方面，作为天然的高分子材料和可生资源，纤维素具有很大的商业和资源来发价值，大大缩减了成本，在一定程度上缓解了化石能源的危机。

本项目旨在研究高比表面积、孔隙可调控、粒径均一炭微球的制备方法，为扩大农林废弃物基炭微球材料在吸附领域的产业化应用提供技术支撑和理论依据。

2. 国内外研究现状分析

日趋严重的pm2.5空气污染是人类赖以生存环境的严峻挑战，而作为pm2.5的祸首挥发性有机化合物（vocs）成为世界公认的主要空气污染物之一。

多孔性炭吸附材料被认为是一种极具发展潜力的vocs治理技术[3]。

其中活性炭/活性炭纤维是得到最广泛研究和应用的吸附剂。

3. 研究的基本内容与计划

从生物质从提取纤维素为碳源，采用环境友好型水热炭化法结合磷酸活化制备炭微球，研究炭微球的形成机理和目标产物结构调控机制，探索炭化、磷酸活化、水热炭化等因素对炭微球的微晶结构、形貌、力学强度、比表面积、孔隙结构特征、表面化学和性能的影响，形成滩涂植物基炭微球材料孔隙调控基础理论。

4. 研究创新点

本项目拟采用磷酸作为活化剂，磷酸活化制备活性炭机理的研究较多，但在活化炭微球方面的研究很少。

磷酸作为催化剂催化大分子键的断裂，通过缩聚和环化来参与键的交联，可以通过改变热处理温度或改变酸与原料之比来调控孔隙分布，但其造孔机理对炭微球微孔和中孔的发展影响及调控效应至今尚未见报道。