物理刘伟刘郑江映青
生态郭应帮段戈
选题含义背景：在课堂中，，提到了碳纳米管的储氢性能，但与与现在争议比较多，甚至认为碳纳米管储氢是一个世纪玩笑，所以在课堂上老师没有细讲。在课下，我们小组讨论之后，觉得与储氢相关的知识我们可了解一下，减少对知识的迷茫。我们由储氢材料，联想到碳纳米管的结构特性，觉得与以前化学课讲的活性炭有类似，所以又了解了和活性炭有关的吸附材料。 报告分为两大块，吸附材料和储氢材料，其中吸附材料讲了活性炭，包括它的一般制取原料，制取方法，这主要是加强同学的知识面；储氢材料讲了金属氢化物，镁基复合材料和碳纳米管，了解这三种储氢材料的基本情况。 组员分工：考虑到我们组同学专业的情况，检索资料分工没有详细到个人，而是以专业为结合点。
刘伟：结合现在做的毕业设计，了解的是金属氢化物，镁基复合材料的有关情况
郭应帮段戈：了解的是金属氢化物和活性炭的有关知识
刘郑：了解的是碳纳米管储氢的有关知识
江映青：了解的是活性炭的知识船用倾斜仪
最后将各自的资料进行总结汇总，将其浓缩为演示文稿的精华。
演示文稿制作为江映青。
吸附剂
✓吸附剂adsorbent——能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。
✓吸附剂一般有以下特点：大的比表面、适宜的孔结构及表面结构；对吸附质有强烈的吸附能力；一般不与吸附质和介质发生化学反应；制造方便，容易再生；有良好的机械强度等。
✓吸附剂可按孔径大小、颗粒形状、化学成分、表面极性等分类，如粗孔和细孔吸附剂，粉状、粒状、条状吸附剂，碳质和氧化物吸附剂，极性和非极性吸附剂等。
✓常用的吸附剂有以碳质为原料的各种活性炭吸附剂和金属、非金属氧化物类吸附剂(如硅胶、氧化铝、分子筛、天然黏土等)。
✓衡量吸附剂的主要指标有：对不同气体杂质的吸附容量、磨耗率、松装堆积密度、比表面积、抗压碎强度等。
✓用于滤除毒气，精炼石油和植物油，防止病毒和霉菌，回收天然气中的汽油以及食糖和其他带物质脱等。
•工业上常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，极大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。
硅胶——是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为SiO2.nH2O，为一种亲水性的极性吸附剂。它是用硫酸处理硅酸钠的水溶液，生成凝胶，并将其水洗除去硫酸钠后经干燥，便得到玻璃状的硅胶，它主要用于干燥、气体混合物及石油组分的分离等。
活性炭——是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为两大类，即药剂活化法和气体活化法。
分子筛——碳分子筛
•实际上也是一种活性炭，它与一般的碳质吸附剂不同之处，在于其微孔孔径均匀地分布在一狭窄的范
围内，微孔孔径大小与被分离的气体分子直径相当，微孔的比表面积一般占碳分子筛所有表面积的90%以上。碳分子筛的孔结构主要分布形式为：大孔直径与碳粒的外表面相通，过渡孔从大孔分支出来，微孔又从过渡孔分支出来。在分离过程中，大孔主要起运输通道作用，微孔则起分子筛的作用。
吸附剂的物理性质
✓ a.孔容（VP）：吸附剂中微孔的容积
✓ b.比表面积：单位重量吸附剂所具有的表面积
✓ C.孔径与孔径分布：表示孔径大小与之对应的孔体积的关系。
活性炭
•活性炭是一种多孔的含碳物质，被国际公认为高效吸附材料，早在第一次世界大战期间，它就被广泛应用于防毒面具。而最令我们熟知的莫过于SARS（非典）期间大家带的活性炭口罩2005年哈尔滨松花江水污染治理吸附硝基苯污染使用的活性炭了。
•正是这些微孔，使得活性炭有超强的吸附能力，吸附到的有害气体分子就被禁锢在这些微孔里，吸附饱和之后通过日光暴晒等方式再将其释放出去，整个过程无二次污染，对人体无害。
•工业上活性炭虽然也具有吸附能力，但只能用于工业用途，很难吸附室内的有害气体。
只有具备大量孔径略大于有毒有害气体分子直径的活性炭，才都能吸附室有害气体，并不是所有的活性炭都有吸附室内空气污染功能。
制造活性炭的原料
✓ 1 植物原料(木质原料)
活性炭的木质原料范围很广，常选用的有：木炭、椰子壳、木屑、树皮、核挑壳、果核、棉壳、稻杆、竹子、咖啡豆梗、油棕壳、糠醛渣及纸浆废液等。木质原料在我国活性炭工业中占有着十分重要的地位。其中，椰子壳、核桃壳为最优，但由于原料有限，制约了其发展。
✓ 2 煤炭原料
煤炭是制造活性炭的重要原料。几乎所有的煤都可以制出活性炭。其中，成煤时间短的年轻的无烟煤、弱粘煤、褐煤及泥煤等都是制造活性炭的优良原料。由于煤炭资源丰富、分布广泛、价格低廉，因此以煤为原料生产活性炭有着很好的前景。
✓ 3 石油原料
芯片制造
石油原料主要指石油炼制过程中的含碳产品及废料。例如石油沥青、石油焦、石油油渣等。1990s年代初期，中国科学院山西煤炭化学研究所采用灰分、杂质含量低(＜0.01％)的石油系沥青为原料，采用KOH化学活化法，制备出比表面积为3600m2•g-1的超级活
性碳。
✓ 4 塑料类
塑料类的含碳原料主要有聚氯乙烯、聚丙烯、呋喃树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚碳酸脂、聚四氟乙烯等。这些原料主要指工业回收废料，我国目前尚未充分利用。
✓ 5 其他
其它含碳原料还有旧轮胎、动物骨、动物血、蔗糖、糖蜜等。上述原料中我国目前主要以椰子壳、桃杏核作为木质活性炭的原料。因为它们具有灰分低、孔隙发达、比表面积大、强度和吸附性能良好等优点，是理想的木质活性炭原料，但由于原料数量的限制影响到其大量的发展。而煤则具有品种多、价格低、质量稳定、资源丰富等优点，因此以煤为原料的活性炭发展很快，煤质活性炭的应用范围和数量也在逐渐扩大。
活性炭制造方法
↗ 1. 气体活化法
•气体活化法是把原料炭化以除去其中以后可挥发成分，然后用合适的氧化性气体（如：水蒸汽、二氧化碳、空气、烟道气）在一定温度下进行活化处理的方法。其工艺流程图如下搜票网
↗ 2 .化学活化法
电磁屏蔽导电胶
adsl分离器•化学活化法是把化学药品以一定比例加人原料中，然后在惰性气体介质中加热，同时进行炭化和活化。最后又将加入的化学药剂予以回收。在活化过程中，用化学药剂刻蚀含碳材料，并使其中的氢和氧等元素主要以H2O、CH4等小分子形式逸出，抑制副产物焦油的形成，可提高活性炭收率。使用的主要化学药剂有KOH、KCNS、K3PO4、H2SO4、ZnCl2、NaOH等。
↗ 3.化学物理活化法
•首先在活性炭原料中加入一定数量的化学药品(即活化剂)，再经过炭化和气体活化，制造出具有特殊性能的优质活性炭。通常的活化剂有：FeSO4、NaOH、CuO、NaCO3等.
✓各种活化方法都有其优点和缺点，气体活化法对环境无污染，因其是依靠氧化碳原子形成孔隙结构，故活性炭的收率不高，且活化温度较高。而化学活化法炭化活化温度比气体活化法低。由于其炭化活化温度低。有利于形成尺寸较小的碳微晶和细的孔隙结构，
可以制造出孔隙更发达、吸附性能更好的活性炭，且该活化法炭的损失小，炭的相对得率高。但化学活化对设备腐蚀性大，污染环境，制得的活性炭中残留有化学药品活化剂，应用方面受到限制。
储氢材料
•氢的利用主要包括氢的生产、储存和运输、应用三个方面。而氢的储存是其中的关键。
氢气储存技术的滞后，限制了氢的大规模应用，特别是交通工具上的应用。而后者要求系统储氢能力必须达到6.5wt%（重量能量密度）。
•常用的储氢方法及其优缺点见下表
导电泡棉成型机一、金属氢化物
金属及金属合金氢化物是伴随着氢能和环境保护在最近30 年发展起来的新型功能材料，储氢能量密度大，可与液态和固态氢相比拟，如下表所示。氢以极高的浓度存在于金属中形成金属氢化物将氢气储存起来，再利用金属氢化物相变的可逆性，在必要时就可以把储存的氢放出来加以利用。主要的金属氢化物储氢材料有：镧(稀土)系列、钛系列、镁系列、锆(钒)系列等。
所谓金属储氢指某些金属或合金，例如矾V、铌Nb、钛Ti、镁Mg、镧La、锆Zr等，因其表面的催化或活性作用能将氢气分子分解为氢原子而进入金属点阵内部。这一现象是60 年代末由荷兰科学家首次发现的。在固态金属中，金属与氢通过化合键而结合，形成了金属氢化物。如VH2、NbH2、TiH2、MgH2等。
二、镁基复合储氢材料
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