10月1日消息,AZoM报道的一项发表于Scientific Reports的研究(DOI: 10.1038/s41598-026-73012-w)系统考察了残存矿物如何影响太西无烟煤(Taixi anthracite)衍生多孔碳的结构与性能——此前脱灰通常被视为活化前的纯化步骤,而该研究将其重构为一种材料设计选择。

实验设计:研究者将煤样分为未处理(TX)、HCl处理(TX-S)、NaOH处理(TX-J)、NaOH–HCl复合处理(TX-JS)四种前驱体,均以1:4质量比KOH活化。灰分方面,HCl处理后降至2.06%,NaOH降至1.93%,复合处理进一步降至0.31%;XRF显示硅为主导矿物元素,HCl可去除90%以上金属元素但保留铝硅相,NaOH则反向来铝硅。

结构差异显著:四种碳均以微孔为主,比表面积2451–3101 m²/g、总孔容1.3–1.76 cm³/g,其中HCl前驱体所得TX-S-PC以3101 m²/g居首;作者提出钙、铁、镁物种改变局部碳反应性,矿物相可能起局部模板作用。

应用端各有所长:亚甲蓝吸附60分钟达平衡,TX-S-PC平衡容量最高达1140.94 mg/g(放热、以物理吸附为主);电化学测试中NaOH衍生TX-J-PC在0.1 A/g下电容最高(179.64 F/g),TX-S-PC循环稳定性最佳(2万次循环后保持78.99%),复合处理样倍率保持率82.31%(10 A/g)——吸附/储能目标可通过预处理路线定向取舍。

作者亦坦承局限:仅单一无烟煤前驱体、四种碳样本的相关性分析属小数据集,矿物转化路径尚待直接证实。对产业而言,该工作为煤基活性炭的煤种选择与预处理工艺提供了“矿物化学→孔结构→终端性能”的量化依据,煤化工副产资源化路径又添一块拼图。 (来源:AZoM)