不同炭化–活化过程杉木液化物碳纤维微晶结构演变及孔结构形成路径

  目的  为进一步揭示木材液化物活性碳纤维（ALWCFs）孔结构形成机制，探讨了不同炭化–活化过程杉木液化物碳纤维（LWCFs）微晶结构演变及孔结构形成路径。  方法  通过控制炭化温度（500 ~ 900 ℃）获得具有不同微晶结构的LWCFs，在800 ℃进行水蒸气活化，采用元素分析仪、X射线衍射仪和氮气吸附仪分别考察了不同炭化–活化过程中LWCFs的元素组成、微晶结构和孔结构的变化。  结果  随着炭化温度的升高，LWCFs中碳元素质量分数逐渐升高，氢、氧元素质量分数减少，ALWCFs碳元素质量分数逐渐增加，氢、氧元素质量分数逐渐减少。炭化温度的升高使LWCFs乱层石墨微晶轴向尺寸逐渐增大，结构更加致密，900 ℃时横向微晶发生了生长。在活化过程中，高的炭化温度显著促进了水蒸气对轴向微晶的侵蚀，且随着活化时间的延长，侵蚀程度加重。活化20 min时，微晶横向尺寸显著增大，900 ℃炭化样品增长最为明显，进一步延长活化时间横向微晶结构无显著变化。孔结构数据表明:炭化温度的升高提高了ALWCFs的比表面积和总孔容，对微孔结构的形成有明显促进作用，且活化时间越长，微孔结构增加越显著。低的炭化温度有利于活化初期中孔结构的形成，而900 ℃炭化样品初期中孔结构较少，但随着活化时间延长，微孔结构的逐步扩大导致了中孔结构明显增多。  结论  水蒸气对乱层石墨轴向微晶内部的侵蚀是形成ALWCFs微孔结构的主要途径，中孔结构在活化初期主要来源于水蒸气对晶体缺陷或初始孔隙处的活化作用，活化后期主要来自于初期微孔的逐步扩大。