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新材料技术,高分子材料

兰炭是以低变质煤为原料在隔绝空气的情况采用低温干馏技术生产的一种固体产品。它是一种较为硬而脆的煤种，在开采及运输的过程中会产生大量的焦末，其中粒度在 3mm 以下的兰炭焦末约占总量的 10%左右，一般作为低级燃料处理或弃置与地头、河道，不仅浪费了资源、也对环境造成了污染。我们的工作是将兰炭经过改性后加工制作成高品质活性碳材料，延长兰炭产业链，变废为宝。它在超级电容器储能，水处理、海水淡化、催化剂载体和吸附等领域有广泛应用。其中，作为超级电容器电极材料应用较广。超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间储能器件。其主要特征是大电流充放电优异，功率密度高，循环寿命超长（大于 10 万次），应用温度范围广（-20-80 度），非常适合作为高功率电源设备，如用于汽车启动电源，城市公交电源，重型机械高功率电源，动车能量回收装置和军事武器如激光炮等电源设备。 目前，市场上的多孔碳材料主要是用椰壳等植物通过一次碳化和二次活化完成，工序较多，耗能大。

兰炭粉末制备多孔碳的优势： 1.节能。利用兰炭制备多孔碳只需要一步活化即可，相比于椰壳和生物质，通过“碳化+活化”过程，步骤少，操作简单，节约能源。 2.生产过程中使用的活化剂可以重复使用，因此投入成本少。 3.多孔碳的制备温度低，能耗低，制作成本低。 4.制作的多孔碳比表面积大。做电容器电极容量高。做吸附剂则吸附能力强。 5.现在市场上高品质活性碳的价格是 100 万元/吨，用兰炭制备的活性炭比表面积大，结构稳定，成本 3-5 万元/吨，因此，利润巨大。

西安交通大学