濰坊市坊子區養殖水質改良劑廠（濰坊沸石生物技術開發中心）
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沸石改性對以其為模板制備的多孔炭的影響的初步研究
信息來源：濰坊沸石生物技術開發中心 作者：
對一種沸石礦分別用NH4Cl溶液和鹽酸進行了浸漬和離子交換改性,然后再以它們為模板,以蔗糖為炭前驅體,制備出了幾種多孔炭。N2吸附表征發現,使用沸石礦為模板可以制備出具有較大比表面積和孔容積的多孔炭材料,且模板對制備出的炭的中大孔有重要作用;而炭的微孔則主要是由蔗糖本身炭化產生的。實驗中發現,通過鹽酸改性的沸石礦制備出的多孔炭的比表面積和中孔容積,比沒有經過改性和進行過離子交換改性的沸石礦為模板制備出的多孔炭的比表面積和中孔容積都有了顯著的提高,其原因是鹽酸改性使得沸石礦的比表面積和中孔容積提高了,而NH4Cl溶液改性對其中孔容積的提高作用非常小,反而會使沸石礦的比表面積下降。
多孔炭以其巨大的比表面積和優異的吸附性能,在環保、能源等方面發揮著越來越重要的作用。除了傳統的氣體活化法、化學活化法,近年來又出現了一些比較新穎的多孔炭制備方法,這些方法不但能夠制備出多孔炭,還能有效地控制多孔炭的孔徑。這些方法中,模板法較引人注目。研究人員使用具有多孔結構的材料為模板,把含碳的有機小分子引入到模板孔道中,經過聚合、固化、碳化之后,用酸或堿除去模板材料,就制得了孔結構與模板材料密切相關的多孔炭。對于多孔材料,一些研究人員使用的是中孔硅分子篩制備具有中孔結構的炭;有些人選用的是粘土為模板,來制備具有微層結構的炭;還有一些研究者采用的是沸石,而以此制備得到的炭多為微孔炭,其中有的炭比表面積高達3600m2/g。一直以來,使用模板法制備多孔炭存在的主要問題就是成本太高,使用的模板材料一般都是人工合成的,即便是使用天然的多孔材料,也是要經過許多工序的處理和加工。因此,想要降低成本,就要從模板選擇入手。
對天然沸石的簡單改性發現，鹽酸處理可以除去沸石礦中的一些金屬陽離子和提高沸石礦的硅鋁比，在這些過程中可以使沸石礦中大孔大大增加，微孔減小，總的效果是使沸石礦的比表面積有所提高；而氯化銨溶液改性只能除去沸石礦中的鈣離子，沸石礦的中大孔只有少量增加，微孔減少，反而使得沸石礦的比表面積下降。以沸石礦作為模板材料，成功的制備出了具有較大比表面積和較大中孔率的多孔炭，且多孔炭的中孔容積隨著模板沸石礦的中孔容積的增加而增加，比模板本身高了十幾倍。通過氯化銨溶液改性后制備的多孔炭和沒有改性的區別不大，甚至比表面積反而變小了，而經過簡單的鹽酸改性之后，制備得到的多孔炭的ＢＥＴ比表面積和孔容積都有了顯著的提高。因此，改性方法適當，可以使沸石礦為模板制備的多孔炭的性能大大改善。
