科创中国

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新材料技术

需求背景

将活性炭作为载体使用，其应用范围就比活性炭本身作为催化剂的应用宽得多。活性炭负载贵金属、硫化物、卤化物、无机酸类等，其中使用活性炭负载稀有贵金属的应用较多。以活性炭为载体时，一般的过程是先将金属盐浸渍负载到活性炭上，然后将载有贵金属的活性炭加热处理，高温热处理后则得到相应的金属氧化物。活性炭作为载体有以下优点：价格低廉，耐酸、碱性质稳定，具有发达的孔隙结构，巨大的比表面积和优良的吸附性能。另外负载在活性炭上的贵金属通过炭载体的燃烧较易回收，而且活性炭的比表面积、孔结构及表面官能团都会影响催化剂的性质，而炭载体的这些参数可以通过物理及化学处理的方法加以修饰，使催化剂具有更大的调整和适应范围，因此活性炭作为载体的应用日益广泛。椰壳活性炭，是在椰壳活性炭碘值1000以上的基础上，使其碘值达到1450以上。催化剂是一种很细小的炭粒，有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。广泛应用于高纯度气体、液体、石化行业中作为催化剂载体。也可以用于石化行业脱硫、脱臭等应用。

需解决的主要技术难题

军用防护活性炭技术痛点是需要解决小颗粒活性炭的大容量吸附性能，并且2～3nm中孔所占比率要达到40%，还要解决因孔容量大而强度下降的难题。同时，由于宁夏低灰无烟煤价格昂贵，还要解决原料煤可替代性难题，以降低生产成本。

期望实现的主要技术目标

1、产品目标年产高性能军用防护催化剂载体活性炭600吨。

         2、活性炭强度：95%；水容量：90%；亚甲蓝吸附率：260mg/g;活性炭中孔占有率：大于40%。

需求解析

解析单位：“科创中国”南京理工大学新材料专业科技服务团（南京理工大学） 解析时间：2022-11-21

赵磊

南京理工大学

副教授

综合评价

本项目是以研发一种军用防护催化剂载体活性炭为目的。这种载体活性炭目前只有山西新华化工有限公司生产，并且产能不高，远不能满足装填防护滤罐的需求。由于该种活性炭综合性能指标要求高，生产技术难度大，因此宁夏地区的活性炭企业还没有此类活性炭的生产。综合防护用活性炭技术研发成功，可以向军工企业提供一种吸附容量大、性能好、价格相对低廉的优质催化剂载体，大大缓解多年来需求供应的难题。 该企业技术需求明确，描述较为清晰，且与南京工业大学的材料科学与工程学院专家团队相匹配，专家与企业通过合作开展研究，研究并开发军用防护催化剂载体活性炭工艺，基本可以解决该技术问题。 该项技术问题解决后，能增加高技术产品品种，提高产品附加值和经济效益。

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