煤沥青基多孔炭预碳化

煤沥青基多孔炭预碳化

煤沥青基多孔炭的预碳化过程是制备高性能多孔炭材料的重要步骤之一。预碳化通常涉及将煤沥青在较低温度下进行热处理，以去除部分轻质化合物和水分，从而形成具有一定结构的中间相沥青。这一过程对于后续的活化步骤至关重要，因为预碳化可以改善煤沥青的结构，提高其成炭性和孔隙率。

根据相关研究，煤沥青在预碳化过程中会经历几个阶段。首先，在较低温度下（如140℃之前），主要是水分蒸发和轻质化合物逸出。随后，在140℃至550℃之间，煤沥青分子发生热解交联并裂解释放小分子和轻分子。在更高温度（如650℃左右）时，会进一步释放H2、CO2等物质。

预碳化后的煤沥青中间相具有较高的含碳量和结构稳定性，这为后续的活化步骤提供了良好的基础。活化过程通常使用KOH作为活化剂，通过化学活化法进一步增加材料的比表面积和孔隙结构。例如，使用α-Fe2O3模板结合KOH活化法可以制备出具有三维互联结构和分级孔隙的多孔炭材料，这些材料在超级电容器中表现出优异的电化学性能。

此外，预碳化时间对活性炭的孔结构及电化学性能也有显著影响。延长预炭化时间可以增加活性炭的比表面积和孔径分布，从而提高其电化学性能。

因此，通过优化预碳化条件，可以有效调控煤沥青基多孔炭的结构和性能，满足不同应用领域的需求。

预碳化温度和时间对煤基活性炭的孔结构和电化学性能有重要影响。例如，在800℃下进行6小时的预碳化处理，可以获得较高的比表面积和总孔容，其中微孔所占比例较大。