Mae carbon wedi'i actifadu (AC) yn cyfeirio at y deunyddiau carbonaidd iawn sydd â mandylledd uchel a gallu amsugno a gynhyrchir o'r pren, cregyn cnau coco, glo, a chonau, ac ati. Mae carbon wedi'i actifadu'n aml ac yn cael ei ddefnyddio mewn amrywiol ddiwydiannau i gael gwared ar nifer o lygryddion o gyrff dŵr ac aer. Gan fod carbon wedi'i syntheseiddio o gynhyrchion amaethyddol a gwastraff, mae wedi profi i fod yn ddewis arall gwych i'r ffynonellau anadnewyddadwy a drud a ddefnyddir yn draddodiadol. Ar gyfer paratoi carbon, defnyddir dau broses sylfaenol, carboneiddio ac actifadu. Yn y broses gyntaf, mae rhagflaenwyr yn cael eu rhoi dan dymheredd uchel, rhwng 400 ac 850°C, i gael gwared ar yr holl gydrannau anweddol. Mae tymheredd uchel yn tynnu'r holl gydrannau di-garbon o'r rhagflaenydd fel hydrogen, ocsigen, a nitrogen ar ffurf nwyon a tharau. Mae'r broses hon yn cynhyrchu siarcol sydd â chynnwys carbon uchel ond arwynebedd a mandylledd isel. Fodd bynnag, mae'r ail gam yn cynnwys actifadu siarcol a syntheseiddiwyd yn flaenorol. Gellir categoreiddio gwelliant maint mandyllau yn ystod y broses actifadu yn dri: agor mandyllau a oedd yn anhygyrch o'r blaen, datblygu mandyllau newydd trwy actifadu dethol, ac ehangu mandyllau sy'n bodoli eisoes.
Fel arfer, defnyddir dau ddull, ffisegol a chemegol, ar gyfer actifadu i gael yr arwynebedd a'r mandylledd a ddymunir. Mae actifadu ffisegol yn cynnwys actifadu siarcol carbonedig gan ddefnyddio nwyon ocsideiddio fel aer, carbon deuocsid, a stêm ar dymheredd uchel (rhwng 650 a 900°C). Fel arfer, mae carbon deuocsid yn cael ei ffafrio oherwydd ei natur bur, ei drin hawdd, a'i broses actifadu reoladwy tua 800°C. Gellir cael unffurfiaeth mandyllau uchel gydag actifadu carbon deuocsid o'i gymharu â stêm. Fodd bynnag, ar gyfer actifadu ffisegol, mae stêm yn llawer gwell o'i gymharu â charbon deuocsid gan y gellir cynhyrchu AC gydag arwynebedd cymharol uchel. Oherwydd maint moleciwl llai dŵr, mae ei drylediad o fewn strwythur siarcol yn digwydd yn effeithlon. Canfuwyd bod actifadu gan stêm tua dwy i dair gwaith yn uwch na charbon deuocsid gyda'r un graddau o drosi.
Fodd bynnag, mae'r dull cemegol yn cynnwys cymysgu rhagflaenydd ag asiantau actifadu (NaOH, KOH, a FeCl3, ac ati). Mae'r asiantau actifadu hyn yn gweithredu fel ocsidyddion yn ogystal ag asiantau dadhydradu. Yn y dull hwn, cynhelir carboneiddio ac actifadu ar yr un pryd ar dymheredd cymharol is 300-500°C o'i gymharu â'r dull ffisegol. O ganlyniad, mae'n effeithio ar y dadelfennu pyrolytig ac, yna, yn arwain at ehangu strwythur mandyllog gwell a chynnyrch carbon uchel. Y prif fanteision o'r dull cemegol dros y dull ffisegol yw'r gofyniad tymheredd isel, strwythurau microfandyllogrwydd uchel, arwynebedd mawr, ac amser cwblhau adwaith wedi'i leihau.
Gellir esbonio rhagoriaeth y dull actifadu cemegol ar sail model a gynigiwyd gan Kim a'i gydweithwyr [1] lle mae amrywiol ficrodomeinau sfferig sy'n gyfrifol am ffurfio microfandyllau i'w cael yn yr AC. Ar y llaw arall, mae mesoporau'n cael eu datblygu yn y rhanbarthau rhyng-ficrodomeinau. Yn arbrofol, fe wnaethant ffurfio carbon wedi'i actifadu o resin wedi'i seilio ar ffenol trwy actifadu cemegol (gan ddefnyddio KOH) a ffisegol (gan ddefnyddio stêm) (Ffigur 1). Dangosodd y canlyniadau fod gan AC a syntheseiddiwyd trwy actifadu KOH arwynebedd uchel o 2878 m2/g o'i gymharu â 2213 m2/g trwy actifadu stêm. Yn ogystal, canfuwyd bod ffactorau eraill fel maint y mandwll, arwynebedd, cyfaint y microfandwll, a lled cyfartalog y mandwll i gyd yn well mewn amodau wedi'u actifadu gan KOH o'i gymharu ag amodau wedi'u actifadu gan stêm.
Gwahaniaethau rhwng AC wedi'i baratoi o actifadu ager (C6S9) ac actifadu KOH (C6K9), yn y drefn honno, wedi'u hegluro o ran model microstrwythur.
Gan ddibynnu ar faint y gronynnau a'r dull paratoi, gellir ei gategoreiddio'n dri math: AC wedi'i bweru, AC gronynnog, ac AC gleiniau. Mae AC wedi'i bweru yn cael ei ffurfio o gronynnau mân sydd â maint 1 mm gydag ystod diamedr cyfartalog o 0.15-0.25 mm. Mae gan AC gronynnog faint cymharol fwy ac arwynebedd allanol llai. Defnyddir AC gronynnog ar gyfer amrywiol gymwysiadau cyfnod hylif a chyfnod nwyol yn dibynnu ar eu cymhareb dimensiwn. Trydydd dosbarth: mae AC gleiniau fel arfer yn cael ei syntheseiddio o'r pic petrolewm gyda diamedr yn amrywio o 0.35 i 0.8 mm. Mae'n adnabyddus am ei gryfder mecanyddol uchel a'i gynnwys llwch isel. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn cymwysiadau gwely hylifedig fel hidlo dŵr oherwydd ei strwythur sfferig.
Amser postio: 18 Mehefin 2022