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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ACF455

10.2.2酚醛基ACF455

10.2.3 PAN基ACF456

10.2.4沥青基ACF457

10.2.5芳纶基ACF457

10.2.6竹基炭纤维458

10.2.7其他基ACF459

10.2.8中孔ACF460

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