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扫描电镜下的活性炭
2024-03-28 13:32:36  阅读168次

浙江宁波史瑞迪扫描电镜下的活性炭:

随着人们对家居环境的重视程度越来越高,室内空气净化用活性炭的市场需求越来越大,因此适于室内的即效性活性炭空气净化装置也得到普及。那么这种活性炭的效果真的有那么好吗?活性炭的效果又与什么相关呢?
活性炭是一种经过特殊处理的多孔性的含炭物质。将有机原料(果壳、煤、木材等)在隔绝空气的条件下加热,以减少非碳成分,然后与气体反应,表面被侵蚀,产生微孔发达的结构。活性炭高度发达的孔隙构造,为其提供了大量的表面积。每克活性炭的表面积为500~1500㎡,能与气体或杂质充分接触,从而具有强大的吸附功能。活性炭作为优良的吸附剂、催化剂或催化剂载体,活跃在石化、电力、空气净化,污水处理、食品、制药、饮料等众多领域。
活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构,其表面也具有一定的化学结构。活性炭的吸附性能不仅取决于物理(孔隙)结构,而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭的制备过程中,炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些碳原子具有未饱和的化学键,能与诸如氧、氢、氮和硫等杂环原子反应形成不同的表面基团,这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附功能。活性炭表面基团分为酸性、碱性和中性3种,酸性表面官能团有羰基、羧基、内酯基、羟基、醚、苯酚等,可促进活性炭对碱性物质的吸附;碱性表面官能团主要有吡喃酮(环酮)及其衍生物,可促进活性炭对酸性物质的吸附。
我们已经了解到活性炭的孔隙结构很大程度上决定吸附功能,因此,利用扫描电镜观察活性炭的微观结构是一个快速了解活性炭性能的一个方法。我们从高校研究者制备出的活性炭中取样,置于扫描电镜下对活性炭的微观结构进行观察。
选用浙江宁波COXEM EM-30+超高分辨率台式扫描电镜对样品进行观察,浙江宁波COXEM EM-30+台式电镜可与传统大型扫描电镜相媲美,分辨率可达5.0nm@30kv SE,全新升级的操作界面操作简便,设计人性化,配备光学导航功能,使得用户快速的找到对应检测区域,标配SE+可伸缩式BSE探测器,可实现对样品的元素衬度、形貌衬度分析,选配EDS探测器,可对材料所含元素种类及分布进行快速的定性及定量分析。
高校实验室制备出的活性炭SEM图片,可以看出活性炭内部及表面存在大量的,孔径不一的多孔结构,孔的形状不规则,孔径大小在几百纳米到几微米之间。
 高校实验室制备的活性炭
活性炭市场价格从几千元一吨,到数万元一吨不等,因原料、活化工艺及后处理工序不同性能差距巨大。甚至很多厂家拿竹炭(竹炭质地不密孔大,易塌陷,不能用于活性的原料),或未经高温活化的碳冒充活性炭,达不到吸附效果,消费者无从分辨。在扫描电镜下观察活性炭的孔隙结构是一种简便、直观的方法,感兴趣的朋友可以检测一下家用活性炭的微观结构,看一看与上图中的活性炭有何差异。