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摘要：CH4/N2分离是高效利用低浓度煤层气的关键。本文以储量丰富的长焰煤为碳源，采用化学活化法制备了一系列用于CH4/N2吸附分离的多孔碳。通过SEM、TEM、BET和XRD等表征分析研究了活化剂种类、用量和活化温度对多孔碳表面形貌、孔结构、石墨化程度以及CH4/N2分离性能的影响。结果表明，当KOH与长焰煤质量比为2:1，活化温度为900 ℃时，所得K2C900具有最大的比表面积(2072 m3/g)和微孔体积(0.83 cm3/g)，并在298K和100kPa条件下展现出卓越的甲烷吸附量（1.52 mmol/g）和选择性（4.84）。线性相关性分析揭示了吸附性能主要受微孔结构的影响，介孔的存在可作为CH4分子的传输通道，其缺失会降低微孔捕集甲烷的效率。此外，穿透实验验证了多孔碳材料在实际CH4/N2混合气体分离中的有效性。
文章目录
1 实验材料和方法
1.1 材料及仪器
1.2 煤基多孔碳材料的制备
1.3 材料的表征
1.4 吸附性能的测试
2 结果与讨论
2.1 煤基多孔碳的表征
2.1.1表面微观形貌分析
2.1.2 孔结构特征分析
2.1.3 XRD分析
2.2.煤基多孔碳的吸附分离性能
2.2.1.纯气体吸附性能
2.2.2.IAST选择性
2.2.3.混合气体分离性能
3 结论
