催化活化法调节活性炭孔结构的效果受催化剂分散状态的影响.本文分别采用球磨法、离子交换法和纳米颗粒原位合成法将Fe系化合物引入煤粉，经压块、炭化、CO2活化制备活性炭；利用热重分析仪模拟煤的炭化过程和炭化料的活化过程，采用X射线衍射仪表征炭化料和活性炭的微晶结构、鉴别Fe系物质的存在形式，采用高分辨透射电子显微镜分析Fe系添加剂分布状态和对孔结构发育的影响，采用低温N2吸脱附表征了活性炭的孔结构，并测试了活性炭的亚甲蓝值和焦糖脱色率.结果表明：离子交换法对炭化料的活化反应性影响较小，但显著提高了活性炭的比表面积和微孔孔容，分别由对比样的890.96 m2/g和0.269 cm3/g提升至1 071.17 m2/g和0.323 cm3/g,平均孔径由2.19 nm降低至1.40 nm;球磨法和原位合成法向活性炭中引入了30～40 nm的Fe3O4纳米颗粒，加速了活化反应，显著提高了中孔孔容和中孔率，其中原位合成法的Fe3O4纳米颗粒分布更加均匀，中孔孔容达到了0.513 cm3/g; 3种方法制备的活性炭吸附性能都达到了较高水平，其中采用离子交换法、微孔强化的活性炭亚甲蓝值达到287.98 mg/g,而球磨法和原位合成法制备的活性炭焦糖脱色率达到了96%以上；上述3种方法均能向低阶烟煤中引入Fe元素，Fe元素在炭化活化过程中均遵循Fen+→Fe→Fe3O4转变历程，且活化气体CO2优先在Fe系颗粒周围发生选择性氧化反应.纳米颗粒分散状态的Fe可在一定程度上调控活性炭的孔结构.

宁夏回族自治区重点研发计划资助项目(2021BEE02012)；

1 试验
1.1 原料煤样
1.2 活性炭样品的制备
1.2.1 煤样的预处理
1.2.2 煤样的炭化和活化
1.3 样品的表征及测试
1.3.1 样品的表征
1.3.2 样品的吸附性能测试
2 结果与讨论
2.1 炭化过程和活化过程的热重分析
2.2 炭化料和活性炭的微晶结构表征
2.3 活性炭的HRTEM分析
2.4 活性炭的孔结构及吸附性能表征
3 结 论

刘娟,姚鑫,庄林生等.纳米铁催化活化调节煤基活性炭孔结构及机制研究[J].中国矿业大学学报,2023,52(04):822-830.DOI:10.13247/j.cnki.jcumt.20220207.