ההשפעה של פרדוקס הפעלה על הכימיה של פחמן מופעל

מבוא: התפקיד הקריטי של כימיה על פני השטח במופע פחמן מופעל

(הופנה מהדף פחמן נשאר אחד המודעות המגוון ביותר בשימוש נרחב בפרסומות בתיווך סביבתי, טיהור תעשייתי ועיבוד כימי, יכולת המודעות יוצאת דופן שלו נובעת מאווירה גבוהה במיוחד משטח, לעתים קרובות מעל 1000 mFLT:02FLT5 מופעלת באופן שווה על ידי פחמן-מחדש 2, בשילוב עם מבנה קידוד מפותח היטב.

הבנה של פחמן Activation: From Pre ⁇ to Porous Materials

הפעלתו היא תהליך תרמוכימי שהופך מבשר פחמן מוצק מאוד עם שטח משטח פנימי גדול.התהליך למעשה יוצר רשת של נקבובים בגדלים שונים - מיקרופורים (פחות מ 2 nm), mesopores (2–50 nm), ומאקרו (יותר מ 50 nm) - ומציג בו זמנית hetatoms, במיוחד חמצן, חנקן, חנקן, צורות אלה על פני השטח של אטומים, הוא שולט על גבי קירות פונקציונליות.

פעילות גופנית ו-Vsus Chemical Activation

(שני) קיימים מסלולי הפעלה עיקריים: פעילות גופנית (או תרמי) הפעלה כימית והפעלה כימית.בהפעלה פיזית, המבשר הוא הראשון פחמן (מעודכן) באטמוספירה לא מוכרת, ולאחר מכן חשוף לגז מחמצן כגון קיטור, COFillo:02FLT2FLT2FLT2) בטמפרטורות גבוהות (בדרך כלל OHN) עם חמצן גבוה (Ricicicicial) ו-FLT2Fericicicicicial) כולל:

המונחים: common Pre ⁇ s and their Influence

הבחירה של מבשר משפיע באופן משמעותי על מבנה הפחמן הראשוני ואת הפוטנציאל של פונקציונליות פני השטח. Common מבשרים כוללים פחם (בקימי, lignite), קליפות קוקוס, עץ (Hardwood, Softwood), אפט, פולימרים סינתטיים כמו פוליקל. לדוגמה, קליפות קוקוס מניבות מיקרון בעיקר עם צפיפות גבוהה, בעוד פחמן מבוסס עץ נוטה להיות יותר meopic תגובות חומרת חמצן גבוה יותר.

פרדוקסים מרכזיים והשפעותיהם על הכימיה

טמפרטורה הפעלה

הטמפרטורה היא ככל הנראה הפרמטר המשפיע ביותר בפעילות גופנית וכימיקלית. במהלך טיפול בחום, מתרחשים כמה תהליכים מתחרים: פחמן (העברת חומר נדיף), פיתוח מבנה נקבובי באמצעות גזציה (פיזית) או תחריט כימי (כימיקלי), וסידור אחורי תרמי של שכבות פחמן.חלון הטמפרטורה קובע כי קבוצות פונקציונליות יציבות או נוצרות.

בטמפרטורות נמוכות (400-600 מעלות צלזיוס), קבוצות המכילות חמצן כמו carboxyl (-COOH), lactone ו-phenolic -OH שולטים כי חמצן הוא בקלות chemisorbed על אתרים פעילים.קבוצות אלה להשאיל פחמן צפיפות הידרופילית, חומצית, כמו הטמפרטורה של פחמן-CDC, קבוצות carboxyl להתחיל decarboxylate, שחרור COFrea:02xic משטח חומצה לאחור מגנטית) ו-Cer (OLT) הופך להיות יותר ויותר גבוה יותר ויותר על גבי phos) מגנטית חומרים בסיסיים יותר ויותר על גבי phocccccrecreic.

עבור הפעלה פיזית עם קיטור או COIRLT:0 ;2FIRLT:1 , הטמפרטורה גם שולטת שיעור של גז פחמן. טמפרטורות גבוהות יותר להאיץ כוויות, הגדלת נפח pore, אבל יכול גם לגרום לרחבה או קריסת אם לא בקפידה מבוקר.

זמן הפעלה

משך שלב ההפעלה קובע את היקף הפיתוח הנקבובי ושינוי כימי.זמני הפעלה קצרים (כמה שעות) בדרך כלל מניבים שיעור גבוה של מיקרו-פוחיות עם פונקציונליות קלה יחסית. ככל שהזמן עולה, חזית התגובה חודרת עמוק יותר לתוך ממטריקס פחמן, יצירת פוגרומים גדולים יותר (mesopores) ובסופו של דבר להפחית את המיקרו-פוכות.

מנקודת מבט של כימיה על פני השטח, זמן הפעלה מורחב בדרך כלל מגביר את צפיפות קבוצות פונקציונליות חמצן עד לנקודת משיכה. עם זאת, אם האווירה הוא חמצון, חשיפה ממושכת יכולה גם לגרום חמצון משטח למוצרים over-oxidation כמו קבוצות פחמן, אשר עשוי להפחית את יכולת המודעות עבורמזהמים מסוימים. עבור הפעלה כימית עם KOH, יותר פעמים תגובה לקדם להעמיק וליצירת של אולטרה-פוחיות, בעודם, כמו גם להשאיר את היכולת של אתרי אשלגן, לאחר מכן לגרום מאוחר יותר.

גז אטמוספרה (Oxidizing vs. Inert)

(ב) הפעלה גופנית, הבחירה של חמצון גז משפיעה עמוקות על כימיה משטח: הפעלה קיטור: 02FLT:1O גזים של פחמן מייצרת HIRLT:2FLT 3 ו CO, ומציגה גזים הידרוקסיל ופחמיים אחרים על פני השטח.

(ב) להפעלה כימית, האווירה היא בדרך כלל אינפורט (NFLT:0rea2FLT:1, Ar) כדי למנוע בעירה.עם זאת, הסוכן הכימי עצמו פועל כמקור חמצן או אחר heteroatoms. לדוגמה, HFLT:23FLT 3FLT:44FLT:5 מציג phosphorsphors-os- המכילהתיקים מגנטיים לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, 000) מכילות פחמן, 000 מגנטיות, אך ורק לאחר מכן, הן יכולות לשפר את ה-FLT4FLT 4FLT4FLT 4FLT 4FLT 4FLT 4FLT 4FLT 4FLT 4FLT 4FLT:

סוכני כימיה: התאמת תפקוד פני השטח

הכימיה הספציפית המשמשת הפעלה היא כלי רב עוצמה להובלת כימיה על פני השטח. להלן הם הסוכנים הנפוצים ביותר ואת ההשפעות שלהם:

• (FLT:0 ⁇ sium hydroxide (KOH): ההרחבה 1 KOH הפעלה (בדרך כלל ב 700-900 מעלות צלזיוס, KOH: Carbon ratio 2-4:1) מייצרת אזורי משטח גבוהים (>3000 mFOVALT:2FLT) ו-41 גזי פחמן (Digital CLT) עם מבנה מיקרו- ⁇ בעיקר.
• (ב) [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]][ה]]]][ה]]]][ה]]]][ה]]]][ה]]]][ה[[המאה ה-1], ו[[המאה ה-20]], היא בעלת [[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה-20]], ו[[המאה ה-20]],]], ו[[המאה ה[[המאה ה-20]].
• (ב) [ה][דרוש מקור]] [ב]][2]][2]][2]][2]][2]][2]]][דרוש מקור]]]]], ו[דרוש מקור] [ב[[1924]], ו[[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]
• (ב) [ה]] [ה][דרוש מקור]] [ה]]] [ב[[המאה ה'], [ה[[1924]]]]], [[1924]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

השפעות על קבוצות פונקציונליות על פני השטח ואופי Acid-Base

קבוצות פונקציונליות הקיימות על פני פחמן מופעל יכול להיות מסווג באופן רחב כמו חומצה (carboxyl, lactone, phenol, enol) או בסיסי (pyrone, chromene, Carbonyl, ether, ו ⁇ -basic אתרים) הסכומים היחסיים של קבוצות אלה לקבוע את pHFLT:0PZCFalphilicity, ו-change.

קבוצות חמצן-קוניינג

חמצן הוא הטרואטום הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ מופעלים.הפצה של קבוצות חמצן רגישה מאוד לתנאי הפעלה:

• oxidation (below 400 ° C) וזמני הפעלה קצרים מעדיפים קבוצות קרטון וקטנות, אשר הם חומציים מאוד (pKirFLT:0acioFLT:1 - 3–5).
• טמפרטורות בינוניות (400-700 מעלות צלזיוס) באטמוספירה של חמצון לייצר תערובת של carboxyl, hydroxyl וקבוצות פחמן. קבוצות הידרוקסיל לתרום למגע מימן עם מים ומודעות הקוטב.
• טיפולים עתירי זמן גבוהים לאמבט או אטמוספירה מחמצן קלה (מעל 800 מעלות צלזיוס) מסלקים את רוב קבוצות הקרקמיל, מה שמשאיר יותר פחמן יציב וקבוצות אתריות.המשטח הופך פחות חומצי ויותר בסיסי.
• הפעלה כימית עם KOH בטמפרטורות גבוהות תוצאות על פני השטח עם מעט חמצן אבל בסיסי גבוה בגלל delocalized ⁇ -electrons ושרידים אשלגן.

קבוצות Nitrogen-Containing

(לא ניתן להציג את קבוצות החנקן באמצעות הפעלת אמוניה (NHoriph:0303FLT:1) או באמצעות מברקים עשירים חנקן (למשל, melamine, Polyacryptial ללכוד יישומים אממדיניים (NHorilition) ב 600-900 מעלות צלזיוס משלבת טיפול pyrnic, pyolic, ו-ternary quanative for the חנקן:2F2F) לשיפור טיפול ב-F2Factive, במיוחד עבור חנקן (אנפטי).

סודיות ו- pHFLT:0 (PZCIRLT)

(ב) נקודת אפס תשלום (pHoriFLT:0)PZáscioFLT:1) הוא ה- pH שבו מטען פני השטח הנקי הוא אפס.It הוא פרמטר קריטי המנבא התנהגות של מודעות: מתחת ל- pHFLT:2PZCIRFLT 3:, פני השטח הוא חיובי מושך תחזיות; מעליו, פני השטח הוא טעון באופן שלילי מושך civation פרמטרים ישירות: 4F: 4.

• הפעלה תרמית עם קיטור או אוויר בטמפרטורות נמוכות ( ⁇ 600 מעלות צלזיוס) מניבה pH FLT:0PZCGFLT:1 ערכים של 3-5 (acidic).
• הפעלה אדים עתירה גבוהה ( ⁇ 800 ° C) או פחמן ואחריו חמצון מתון יכול לתת pH FLT:0PZCIRFLT:1 בסביבות 6-8 (ניר נייטרלי).
• הפעלה כימית עם KOH מייצרת פחמן עם pHFLT:0PZáscof 1 > 8 (בסיסי).
• [ה]ה' [ה']: [ה]][3] [15]] [17][32],364 20,2173]

לוח: pH טיפוסי של pH:0(PZCFLT) 1 טווחים עבור שיטות הפעלה שונות.

Activation Method	Typical pHPZC	Dominant Functional Groups
Steam physical (low T)	3–5	Carboxyl, lactone
Steam physical (high T)	6–8	Carbonyl, ether, quinone
CO2 physical	5–7	Carbonyl, ether
KOH chemical	8–11	Basic C=C, carbonyl
H3PO4 chemical	3–5	Phosphate, hydroxyl

טכניקות לזיהוי פנים לכימיה

כדי לקשור פרמטרים של הפעלה עם כימיה פני השטח, חבילת שיטות אנליטיות מועסקת:

• (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0) ספקטרום אינפרא אדום ספקטרום (FTIR): FLT:1Identifies נוכחות של C=O, O-H, C-O, ו- P-O אג"ח, עם זאת, זה פחות כמותי עבור פחמן ⁇ גבוה עקב ספיגה חזקה של אור.
• (FLT:0) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS):Felo:Felo 1:Felo מספק הרכב אלמנטרי משטח ומצבים כימיים של פחמן, חמצן, חנקן, ו זרחן (למשל, הבחנה pyridinic מ quaternary N).
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ויקרא י"א): "החלל" (התחילה): "ה' (ה') ,"ה' (ב') ו'ה' (ב')"ב' (ב') ,"ה') ,"מ' (ב') ,"ה') ,"ב') ,"ה'"ב'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ב'"ב'"ב'"ה'"ה'"ב'"ב'"ה'"ב'"ב'"ב'"ב'"ה'"ב'"ב', ב'"ה'"ב'"ה'"ב'"ה'"ה'"ה'"ב'"ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ב'"ב'"ב'"ה'"ה'"ה'"ה

אופטימיזציה של כימיה Surface עבור יישומים ספציפיים

המטרה הסופית של הבנת כימיה פני השטח היא לעצב פחמן מופעל עם ביצועים מקסימליים עבור הפרדה ממוקדת. להלן דוגמאות של איך הפרמטרים הפעלה מכוונים:

(ב) ,ב"ד: "ה', ב'"ב, ב'"ב' (ב')" (ב') ,2,2+3, ויקרא י"ד)

(ב) מודעות לשחיטה, משטח חומצי עם קבוצות carboxyl בשפע ו הידרוקסיל מועיל כי קבוצות אלה לעבור החלפת או מורכבות. Activation עם HIRFLT:0303FLT:1POFLT:2FuaFLT: 2FLT 3 בטמפרטורה בינונית (450K500 מעלות צלזיוס) מייצרת צפיפות גבוהה של -CO ו -OHivation -2Factation) OHFactation (Oactration) OHFactration) LT2Factration) OHFactr) OHFactr) OHN) OHNEROCTR) OHN=R) OHNEROCTR2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT2FLT) בטמפרטורה בינונית (R) בטמפרטורה גבוהה יותר מ-R) בטמפרטורה בינונית (R) בטמפרטורה בינונית (R

אדמירציה אורגנית (Phenols, Dyes)

אדסנסציה של תרכובות אורגניות תלויה הן בכימיה של נגישות והן בכימיה של פני השטח.עבור אורגנים הידרופובית, פחמן עם תוכן חמצן נמוך (Steam הפעלה בטמפרטורה גבוהה, או KOH הפעלה) אינטראקציה באמצעות ⁇ -ערימה ואפקטים הידרופוביים.עבור אורגניים קוטביים או ionic, קבוצות חמצן מספקות מודעות מגע מימן ואינטראקציות אלקטרוסטטיות.

טיהור גז (Horiph:0)2FLT:1hils, COFLT:2IRFLT 3: 3, VOCs)

(ב) ,2 (ב) ,2 (ב) ,2 (ה) ,2 (ב) ,2FLT 3: 3) הם מודעות הטובות ביותר על פני השטח הבסיסיים.FLT:4KOH-AOH-activated (בשיתוף פחמן בסיסי גבוה ומיקרו-FLT:5 להראות COFLT מצוינים 72FLT 7 קיבולת לכידת עבור תרכובות חמצן יעילה (coto)

שקיפות ודרכים עתידיות

הכימיה של פני השטח הקפדנית של פחמן מופעל היא לא רכוש פנימי, אבל תוצאה טוטלי של תהליך ההפעלה.על ידי שינוי באופן שיטתי של חומרים כימיים, זמן, אווירת גז וסוכנים כימיים, אחד יכול מהנדס את צפיפות וסוג של קבוצות פונקציונליות פני השטח כדי להתאים אתגרים ספציפיים של מודעות כימיות מופעלות על ידי הפעלת חומרים פונקציונליות יעילה וכימיקליים חייב להיות מאוזנת בזהירות: הפעלה אגרסיבית כי ממקסמת שטח עשוי להיות מאמת קבוצות שינויים רצויות, בעוד הפעלה קלה של חומרים אלה.