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第1章 绪论 1

参考文献 6

第2章 活性炭的微观结构及其表面改性方法 7

2.1活性炭的微晶结构 7

2.1.1螺层形晶体结构 7

2.1.2芳族三元结构 11

2.1.3中间结构 12

2.1.4活性炭晶体结构带来的启迪 13

2.2活性炭的孔隙结构 13

2.2.1大孔 15

2.2.2过渡孔 15

2.2.3微孔 16

2.2.4不同孔隙类型的孔隙结构参数的测定 17

2.2.5不同类型的孔隙在吸附过程中的作用 35

2.2.6活性炭实际孔隙结构的特征 39

2.2.7活性炭孔隙容积分布的一般特征 45

2.2.8孔隙结构与吸附滞后圈的关系 48

2.3活性炭表面的化学结构及其性能 52

2.3.1活性炭的表面化学本能 52

2.3.2表面氧化物对炭吸附剂的吸附性质的影响 56

2.3.3活性炭本身的催化作用 59

2.3.4活性炭作为催化剂载体的应用 61

2.3.5活性炭浸渍氯化汞制成的催化剂用于聚氯乙烯的合成 62

2.3.6在活性炭上浸渍铜、铬、银制备成军用防毒催化剂 64

2.3.7在活性炭上负载催化剂 71

2.3.8在精细化工和制药行业应用 74

参考文献 77

第3章 活性炭吸附理论 80

3.1物理吸附和化学吸附 80

3.2吸附相（表面相）的性质 81

3.3物理吸附中吸附剂的非均匀性 83

3.4吸附平衡 84

3.5毛细凝聚、过渡孔结构和微孔容积充填 85

3.6吸附等温线方程 89

3.7气固相单组分在均匀表面上的吸附 90

3.8杜比宁吸附理论及其发展 99

3.8.1吸附力的本性 100

3.8.2波兰尼吸附势理论 102

3.8.3活性炭-蒸气体系的特性曲线 105

3.8.4杜比宁-拉杜施凯维奇吸附等温线方程 107

3.8.5关于在不同温度范围内摩尔体积的修正问题 109

3.8.6吸附热力学方程式 110

3.8.7关于微孔容积充填理论 113

3.8.8活性炭微孔结构的非均相特征 113

3.8.9描述炭吸附剂不均匀微孔系统的特性曲线方程 114

3.8.10普遍化的吸附特性曲线方程 118

3.8.11二元蒸气混合物的吸附 121

3.8.12活性炭微孔的形状与特征尺寸 122

3.8.13活性炭微孔几何表面积的计算方法 124

3.8.14活性炭结构特性参数的校正 124

3.8.15各国学者对微孔容积充填理论的研究、应用和发展 125

3.8.16结束语 128

参考文献 129

第4章 粒状活性炭制备工艺 132

4.1煤的基本性质 132

4.2原煤的组分及特性对活性炭生产及性能的影响 135

4.3各种原料特性对活性炭孔隙分布的影响 138

4.4制备工艺 151

4.4.1原煤的破碎 151

4.4.2混捏 162

4.4.3炭化 171

4.4.4活化 184

第5章 介孔炭材料 203

5.1介孔炭材料的主要结构特性 203

5.2介孔炭材料制备方法 204

5.2.1催化法 204

5.2.2界面活化炭化法 205

5.2.3混合聚合物炭化法 205

5.2.4有机凝胶炭化法 206

5.2.5模板炭化法 207

5.3介孔炭材料的改性 211

5.3.1直接合成法 211

5.3.2后修饰法 212

5.4介孔炭材料的应用 212

5.4.1环境领域 212

5.4.2催化领域 212

5.4.3生物领域 214

5.4.4电化学领域 214

5.4.5合成新材料 214

参考文献 214

第6章 炭分子筛 218

6.1炭分子筛的物理化学结构 219

6.1.1炭分子筛的物理结构 219

6.1.2炭分子筛的化学结构 222

6.2炭分子筛的筛分机理 223

6.3炭分子筛的制备 226

6.3.1炭分子筛的制备原料 226

6.3.2炭分子筛的制备方法及其工艺 227

6.4炭分子筛的改性方法 231

6.4.1孔径调控 231

6.4.2表面官能基团改性 232

6.5炭分子筛微结构研究方法 232

6.5.1吸附法研究孔结构 233

6.5.2电子显微技术 234

6.5.3 X射线衍射（XRD） 234

6.5.4小角散射技术 234

6.5.5红外技术 235

6.5.6 X射线光电子能谱 235

6.5.7拉曼光谱 235

6.6炭分子筛的应用 235

6.6.1变压吸附和变温吸附技术 235

6.6.2变电吸附技术 237

6.6.3气体储存与除杂 237

6.6.4催化 237

参考文献 238

第7章 球形活性炭 243

7.1概述 243

7.2原料组成及特性 244

7.2.1沥青基球形活性炭 244

7.2.2煤基球形活性炭 246

7.2.3树脂基球形活性炭 247

7.2.4其他原料 254

7.3制备工艺及活化方法 255

7.3.1各向同性沥青球形活性炭的制备工艺 255

7.3.2中间相沥青基微球活性炭的制备工艺 256

7.3.3树脂基球形活性炭制备工艺 259

7.4主要影响因素及控制方法 265

7.4.1热缩聚法活化工艺参数对中间相炭微球收率和性能的影响 265

7.4.2球形活性炭活化工艺对活性炭微球孔结构的影响 268

7.4.3球形活性炭活化工艺对活性炭表面形态结构及表面官能基团的影响 272

7.5功能化改性及应用 278

7.5.1吸附领域 278

7.5.2储能领域 282

7.5.3医疗领域 287

7.5.4其他领域 288

参考文献 289

第8章 碳基核壳结构纳米材料 292

8.1绪论 292

8.2无定形碳基核壳结构纳米材料 293

8.2.1无定形碳包覆金属核壳材料的制备 293

8.2.2无定形碳包覆金属核壳材料的应用 308

8.3结晶性碳基核壳结构纳米材料 315

8.3.1富勒烯基核壳结构纳米材料 315

8.3.2 CNTs基核壳结构纳米材料 321

8.3.3石墨烯基核壳结构纳米材料 329

参考文献 361

第9章 三维有序大孔炭 374

9.1结构特性及表征方法 375

9.1.1胶晶模板的形貌结构 375

9.1.2 3DOM C的形貌结构 376

9.1.3表征方法 381

9.2制备方法及工艺 385

9.2.1胶体微球的合成 386

9.2.2模板结构对性能的影响 401

9.3分级孔道（介孔）结构的三维有序大孔炭 404

9.3.1以多级孔道反蛋白石为模板的二次模板法 404

9.3.2双模板法 407

9.3.3原位自组装一步合成法 408

9.4主要影响因素及优化 412

9.4.1蛋白石模板种类的影响 412

9.4.2碳源种类的影响 416

9.4.3其他影响因素 419

9.5功能化改性方法 421

9.5.1表面氧化 421

9.5.2接枝 422

9.5.3纳米颗粒的负载 422

9.5.4表面涂覆聚合物 425

9.6三维有序大孔炭材料的应用 426

9.6.1吸附分离 426

9.6.2在光催化中的应用 427

9.6.3在锂离子电池中的应用 431

9.6.4在超级电容器中的应用 435

9.6.5在直接甲醇燃料电池中的应用 438

9.6.6在太阳能电池中的应用 440

9.6.7在电化学传感器中的应用 443

9.7展望 446

参考文献 447

第10章活性炭纤维 452

10.1概述 452

10.2 ACF种类及制备工艺流程 454

10.2.1黏胶基ACF 455

10.2.2酚醛基ACF 455

10.2.3 PAN基ACF 456

10.2.4沥青基ACF 457

10.2.5芳纶基ACF 457

10.2.6竹基炭纤维 458

10.2.7其他基ACF 459

10.2.8中孔ACF 460

10.3 ACF制备主要工艺环节 461

10.3.1、预处理 461

10.3.2炭化 463

10.3.3活化 465

10.3.4 ACF连续化生产装置 472

10.4 ACF结构表征 475

10.4.1晶体结构 475

10.4.2元素组成 477

10.4.3表面化学结构 478

10.4.4孔隙结构 481

10.4.5表面形态结构 489

10.5 ACF性能 490

10.5.1吸附性能 490

10.5.2电性能和耐热性 493

10.5.3氧化还原性能 493

10.5.4催化特性 494

10.6 ACF改性 494

10.6.1二次活化法 494

10.6.2热处理法 496

10.6.3气相沉积法 497

10.6.4氧化改性 498

10.6.5改变亲疏水性 501

10.6.6改变极性 502

10.6.7表面负载法 502

10.6.8等离子体处理法 503

10.6.9微波辐照法 504

10.7应用 504

10.7.1水净化 504

10.7.2溶剂回收 510

10.7.3空气净化 517

10.7.4在食品行业的应用 520

10.7.5电容器和电池电极材料 521

10.7.6制备SiC材料 522

10.7.7在医药卫生方面的应用 523

10.7.8活性载体 524

参考文献 525

第11章 活性炭纤维与高级氧化技术联合应用 531

11.1炭基光催化材料的制备及其应用 532

11.1.1炭基光催化材料的作用原理 532

11.1.2炭基光催化材料的制备方法 533

11.1.3 ACF基光催化材料的应用 534

11.1.4其他炭基光催化材料的应用 555

11.2与等离子体技术的组合及工业化应用 558

11.3与臭氧化技术的联合应用 570

11.4与Fenton反应的联合应用 573

11.5与电化学氧化技术的联合应用 576

11.6与其他材料与技术的联合应用 580

参考文献 584

第12章 炭基吸附材料的应用前景 595

12.1储能材料 595

12.2电化学材料 596

12.3传感器 601

12.4材料合成与催化 603

参考文献 604