活性炭是一種具有豐富內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)、高空隙率和較高比表面積的六方晶格型碳，因炭的性價(jià)比高、化學(xué)穩(wěn)定性好吸附性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性好及便于再生利用和相當(dāng)?shù)挠捕鹊葍?yōu)點(diǎn)而成為吸附技術(shù)中**的吸附劑材料，活性炭廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、電池、催化、電能儲(chǔ)存、黃金提取和多成份有機(jī)氣體分離等。

    環(huán)境安全和污染控制關(guān)注的提高為活性炭吸附的應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域，在很多化工廠，如印刷，涂料，紡織印染，聚合物加工等，炭孔隙分布規(guī)律性差，工業(yè)制作無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制孔徑大小及分布，當(dāng)今科學(xué)、工程和技術(shù)一個(gè)特殊的應(yīng)用需要一個(gè)特殊的孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)孔隙大小為吸附分子的2～4倍時(shí)有利于吸附，可以根據(jù)吸附質(zhì)分子選擇吸附性能好的炭，但一般炭的孔徑并不均一，選擇性吸附效果差，因此，**控制炭的孔結(jié)構(gòu)在不同應(yīng)用領(lǐng)域有很強(qiáng)的需求，常規(guī)炭主要包含小孔，小孔也被IUPAC定義為微孔，即使他們只有納米級(jí)尺寸（小于2nm），也已經(jīng)吸引了注意和努力在孔尺寸和數(shù)量的控制，在近的一些應(yīng)用上即使較大的孔，被稱為中孔（2～50nm）和大孔（大于50nm）都對(duì)活性炭的功能應(yīng)用起作用，例如中孔在催化、凈化、能源儲(chǔ)存和碳化硅結(jié)構(gòu)陶瓷制備等，大孔在重油吸附上的應(yīng)用等，并且，孔的數(shù)量和尺寸、同種尺寸和形態(tài)孔也需要控制。

    為滿足特殊應(yīng)用的特殊需求，相關(guān)學(xué)者提出很多方法和技術(shù)用于創(chuàng)造擁有特定孔結(jié)構(gòu)的活性炭材料，控制孔的尺寸和數(shù)量，這些技術(shù)措施可分為一下三種：

    一是選擇特殊原料實(shí)現(xiàn)炭特殊孔隙結(jié)構(gòu)及孔尺寸，

    二是通過(guò)炭制作過(guò)程控制孔的尺寸和數(shù)量，形成特殊孔隙結(jié)構(gòu)。

    三是對(duì)制作完成的活性炭用修飾或填充等措施改變炭原有性質(zhì)實(shí)現(xiàn)控制孔隙結(jié)構(gòu)、孔的尺寸和數(shù)量孔，這些提出的工程和技術(shù)工藝似乎可以滿足在孔結(jié)構(gòu)方面的需求，但是這些技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)還需要一些突破。

    活化法成孔機(jī)理活化反應(yīng)屬于氣固相系統(tǒng)的多相反映，活化過(guò)程括物理和化學(xué)兩個(gè)過(guò)程，整個(gè)過(guò)程包括氣相中的活化劑向炭化材料外表面擴(kuò)散、活化劑向炭化料內(nèi)表面的擴(kuò)散、活化劑被炭化料內(nèi)表面吸收、炭化料表面發(fā)生反應(yīng)生成中間產(chǎn)物（表面絡(luò)合物）、中間產(chǎn)物分解成反應(yīng)產(chǎn)物、反應(yīng)產(chǎn)物脫附、脫附下來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物由炭化料內(nèi)表面向外表面擴(kuò)散等過(guò)程氣體活化法物料在炭化過(guò)程中以形成了類似石墨的基本微晶結(jié)構(gòu)，在微晶之間形成了初級(jí)空隙結(jié)構(gòu)，不過(guò)由于這些初級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)被炭化過(guò)程中生成的一些無(wú)序的無(wú)定形碳或焦油餾出物所堵塞或封閉，因此炭化料的比表面積很小，氣體活化的過(guò)程就是用活化氣體與C發(fā)生氧化還原反應(yīng)，侵蝕炭化物的表面，同時(shí)去除焦油類物質(zhì)及未炭化物，使炭化料的微細(xì)孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的過(guò)程。

活化反應(yīng)通過(guò)以下三個(gè)階段終達(dá)到活化造孔的目的：

    階段：開放原有的閉塞孔。即高溫下，活化氣體首先與無(wú)序碳原子及雜原子發(fā)生反應(yīng)，將炭化時(shí)已形成但卻被無(wú)序碳原子及雜原子所堵塞的孔隙打開，暴露出基本微晶表面。

    第二階段：擴(kuò)大原有孔隙。在此階段，暴露出來(lái)的基本微晶表面上的C原子與活化氣體發(fā)生氧化反應(yīng)被燒失，使得打開的孔隙不斷擴(kuò)大、貫通及向縱深發(fā)展。

    第三階段：形成新的孔隙。微晶表面C原子的燒失是不均勻的，同炭層平行方向的燒失速率高于垂直方向，微晶邊角和缺陷位置的C原子即活化位更易與活化氣體反應(yīng)，同時(shí)，隨著活化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，新的活性位暴露于微晶表面，新的活化點(diǎn)又能同活化氣進(jìn)行反應(yīng)，微晶表面這種不均勻的燃燒不斷地導(dǎo)致新孔隙形成。

    隨著活化反應(yīng)的進(jìn)行，孔隙不斷擴(kuò)大，相鄰孔隙之間的孔壁被完全燒失而形成較大的孔隙，導(dǎo)致中孔和大孔孔容增加，從而形成了活性炭大孔、中孔和微孔相連接的孔隙結(jié)構(gòu)具有發(fā)達(dá)的比表面積。

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