氮掺杂活性炭的机械化学合成

在本期中，我们使用一个室温的行星球磨机，一锅机械化学法合成掺氮活性炭。空气净化活性炭采用优质活性炭经特殊处理，用于专门净化被污染的空气，所以叫空气净化活性炭。宁夏活性炭主要成分为碳，并含有少量氧、氢、硫、氮、氯等元素，在结构上是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，堆积密度低，比表面积大具有很强的吸附性能，是用途极广的一种工业吸附剂。煤质柱状活性炭采用先进工艺精制加工而成，外观呈黑色圆柱状颗粒；具有合理的孔隙结构，良好的吸附性能，机械强度高，易反复再生，造价低等特点；用于有毒气体的净化，废气处理，工业和生活用水的净化处理，溶剂回收等方面。 在没有任何溶剂的情况下，电石与氰酰氯的快速反应历时5分钟，显示了一个简单的自下而上的策略，该方法完全避免了典型的加热碳化步骤，直接生产含16% 氮的掺氮活性炭。 这种方法产生的活性炭的比表面积超过1000。

通过分子设计来定制的微结构和许多高级应用场传感器电池，超级电容器，或等电光电子必不可少活性炭纳米材料的电性能。有很多的润湿性和增强的催化活性，增加活性炭的释放。可比较的C和N的原子的尺寸，使得它们的可能的取代基，以及N是电负性更大的改变活性炭结构的电性能。通过后掺杂前体N-方法或合成方法的活性炭材料的直接合成（例如，化学气相沉积，热溶剂，电弧放电，偏析，缩合反应，热分解，所述多孔聚合物）越来越多的实验报告。然而，大多数这些合成的暴露于高能量损失，多步骤程序和废物的积累，这大大增加了生产成本。在掺杂有氮的工业活性炭的数量是简单的合成方法，同时保护环境，新兴技术是未来的商业应用程序的基础。

在这种发展情况下，机械学习化学方法合成技术作为企业大量相关产品的常规合成的可持续和成本可以有效的替代品引起了我们很多学生关注，从有机和无机化学中的离散分子到聚合物和活性炭复合材料。这些公司合成主要依赖于机械能，机械能由球磨机中球磨机的碰撞问题提供，并传递给化学离析物。这些不良反应经济快速，可扩展，可在无溶剂环境中进行，将废物积累降至最低。

通过化学合成机械活化，其中，所述有序中孔活性炭和活性炭掺杂氮。然而，在所有这些步骤是随后的热处理温度的合成关键，促进碳化物衍生的活性炭的导电结构。不仅这样的附加热处理工序成为最有活力的合成步骤的一个，它可以限制其适用性。为了解决这个缺点，我们研究了高温自持的合成，高度放热的固体活性炭材料是通过局部加热瞬时将反应混合物（热丝，电火花，激光，热）形成。当反应是预先用球磨机加热不引起的固体混合物，其处理被称为机械诱导自我维持的反应，且通常在室温下进行。

在这里，我们报告了在室温下通过各种机械进行诱导自持反应可以合成氮掺杂的活性炭。因此，我们需要进一步优化调整和发展了我们学习小组学生最近的合成一个概念，即CaC 2与卤代烃的机械设计化学物质反应。特别是，我们应该使用CaC 2与氰尿酰氯(C 3 Cl 3 N 3)之间的反应(图1)。我们研究表明，改变以及反应物的质量比和研磨时间使我们自己能够及时调整活性炭技术产品的质地不同特性和氮含量。

图1：合成活性炭在室温下的机械化学反应的概念。