粘胶基磷氧共掺杂活性碳纤维的制备及其常压储氢性能

作     者：聂祥坤 乔营 虞军伟 

作者机构：山东体育学院体育科学研究院 山东大学材料科学与工程学院 山东大学光学高等研究中心 

出 版 物：《武汉大学学报(理学版)》 (Journal of Wuhan University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 

基　　金：山东省自然科学基金青年项目(ZR2022QE179) 

主　　题：碳材料 储氢技术 氢能 孔隙结构 表面化学结构 

摘      要：以工业化生产的低成本粘胶纤维为前驱体，采用超声辅助磷酸活化技术制备了一种粘胶基磷氧共掺杂活性碳纤维，在活化过程中实现了纳米孔隙及表面化学结构的同步构筑。活化剂磷酸用量为15%的活性碳纤维比表面积、总孔体积分别达到1 184.51 m2/g、0.60 cm3/g，表面氧、磷原子百分含量分别达到15.25%、0.99%。研究表明，该活性碳纤维通过表面纳米孔隙结构和含氧/磷基团的耦合作用，实现了对氢气的物理/化学协同吸附、存储，在77 K、常压（100 kPa）条件下质量储氢密度达到2.19%。该活性碳纤维对氢气的吸附属于典型的Ⅰ型吸附，将孔隙结构界面分为非极性、弱极性和强极性3类的Langmuir(N=3)模型对该吸附过程具有最佳的拟合效果。