明在ACF表面存在多种不同结合状态的氧。水在ACF上的吸附等温线呈V型，具有很大的脱附滞后环。水通过与ACF表面的氧形成氢键发生吸附。ACF表面的初始吸附点多，则在低、中压时的水吸附量就大。

　　O647.3：A 1刖目活性炭有许多微孔，非极性气体分子在活性炭上的吸附是以微孔填充机理进行的，即由于微孔孔壁势能场的迭加，引起物理吸附量的显著加。水分子是极性分子，在活性炭上的吸附性质同有机和其它无机气体分子有很大差别。根据不同的活性炭表面，有V型和I型吸附，脱附滞后环也有很大差别。与活性炭相比，活性炭纤维（ACF）具有发达的、孔径分布均匀的微孔和更大的总表面积、很小的外表面积，是更适合于研究吸附的炭材料。根据ACF的制造方法和原材料的不同，ACF的微孔及其表面含氧基团也不同，它们直接影响对氮气和水等的吸附行为。本文描述了两种ACF的表面结构及其吸附水的性质。

　　2实验部分2.1吸附测量研究试样采用赛璐珞基活性炭纤维（CEL）和沥青基活性炭纤维（PIT）。用重量法测量氮气和水在ACF上的吸附等温线。装有ACF试样的石英篮挂在高灵敏度（弹簧常数为1.844mg/mm）的石英弹簧上，用显微镜读取石英弹簧的长度变化。吸附温度和平衡时间分理2 h己除去水分。吸附用的氮气采用液氮阱提纯，水蒸汽源的水采用蒸馏、离子交换、两次真空蒸馏提纯。

　　XPS测量在岛津ESCA-850型光电子能谱仪上进行，使用MgKa（7kV，30mA）X射线源。用双面胶带将ACF固定在样品台上。测量前用Au4f7/2（83.6eV）校正仪器，XPS的峰值位置用Cls的标准结合能C284.6eV）进行电荷补正。

　　3结果和讨论3.1微孔结构氮气在ACF上的吸附等温线呈I型，在极低压力下吸附就接近饱和，且为可逆吸附。I型吸附通常是与化学吸附相联系的，但惰性的氮气分子在ACF上的吸附也是物理吸附。因为ACF有丰富的微孔，其孔径小于2nm，与氮气分子的大小接近，所以，微孔内壁对氮气的吸附作用势产生重迭，引起在低压下吸附量显著加，给出I型吸附等温线。为了分析ACF的微孔结构，采用与ACF有相近的表面组成、且为型吸附的无孔炭黑的高精度氮吸附数据作标准，将ACF的氮吸附等温线转换为as图。是ACF在液氮温度77 K吸附氮气的as图。在as小于0.7的部分，过原点的直线较陡，由该直线的斜率可求得ACF的总表面积AT；当大于0.7时，吸附量加缓慢，*后达到饱和，由这部分直线的斜率可求得ACF的外表面积AE，外推到纵轴、由截距得微孔容量WQ.假定微孔是狭缝型，由微孔的内表面积（AT-AE）和微孔容量\可求得平均微孔径L=2W4AT-AEf.所得ACF的微孔结构参数列于表1.表1活性炭纤维的微孔结构参数、初始吸附点数和c值试样总表面积（m2外表面积（m2微孔容积（cm3平均微孔径（nm）初始吸附点（mg/m2）常数C活性炭纤维的微孔结构及水吸附2李国希刘晓春湖南大学化学化工学院，长沙410082明在ACF表面存在多种不同结合状态的氧。水在ACF上的吸附等温线呈V型，具有很大的脱附滞后环。水通过与ACF表面的氧形成氢键发生吸附。ACF表面的初始吸附点多，则在低、中压时的水吸附量就大。

　　O647.3：A 1刖目活性炭有许多微孔，非极性气体分子在活性炭上的吸附是以微孔填充机理进行的，即由于微孔孔壁势能场的迭加，引起物理吸附量的显著加。水分子是极性分子，在活性炭上的吸附性质同有机和其它无机气体分子有很大差别。根据不同的活性炭表面，有V型和I型吸附，脱附滞后环也有很大差别。与活性炭相比，活性炭纤维（ACF）具有发达的、孔径分布均匀的微孔和更大的总表面积、很小的外表面积，是更适合于研究吸附的炭材料。根据ACF的制造方法和原材料的不同，ACF的微孔及其表面含氧基团也不同，它们直接影响对氮气和水等的吸附行为。本文描述了两种ACF的表面结构及其吸附水的性质。

　　2实验部分2.1吸附测量研究试样采用赛璐珞基活性炭纤维（CEL）和沥青基活性炭纤维（PIT）。用重量法测量氮气和水在ACF上的吸附等温线。装有ACF试样的石英篮挂在高灵敏度（弹簧常数为1.844mg/mm）的石英弹簧上，用显微镜读取石英弹簧的长度变化。吸附温度和平衡时间分COOH和C-OH等含氧基团形成氢键，同时，水分子还可与己吸附在ACF表面的水分子进一步形成氢键，因此，吸附等温线迅速上升。这样，极性的水分子也可以大量吸附在憎水的ACF表面。与PIT相比，CEL在较低压力下发生吸附，而且在任何压力下CEL的吸附量都大很多，而CEL的总表面积只比PIT大13%，因此CEL应具有更多的表面极性基团。在P/PQ=0.7后，等温线形成一个平台，吸附接近饱和，水填充满ACF的微孔。Kaneko用X射线衍射技术测定了吸附在活性炭微孔中的水分子集团的结构，发现在吸附初期，在憎水性的微孔中就有结构规则的水分子集团生成，其结构不同于本体水，一个水分子周围邻接的分子数减少。

　　为了进一步定量测定ACF的表面含氧极性基团，应用Dubinin-Serpinski（DS）式：其中，a是在相对压力iVPo时的水吸附量，a.是ACF表面的初始吸附点数即表面含氧极性基团数，以水的吸附量表示，0大，则表面含氧极性基团多，表现为在低压力阶段就有较大的水吸附量；常数c是吸附与脱附的速度比。对不同的活性炭，DS式适用的压力范围不同，大致在0.10.5.通过作P/CiVO-iVPa图，由直线斜率及与纵轴的截距可求得aQ和c值。给出了ACF吸附水的DS图，CEL在0.20.55内呈良好的线性关系，由于PIT在P/PQ=0.3以下吸附极少，所以能应用DS式的相对压力范围变小。

　　ACF的初始吸附点数aQ和动力学常数c值也列于表1.因为只ACF表面的含氧极性基团才影响对水的吸附，所以表中初始吸附点数aQ的单位采用了pg/m2，计算时采用了由氮吸附所得的总表面积。可见CEL表面的含氧极性基团是PIT的3倍。