活性炭晶体结构

    根据x射线衍射研究证实，活性炭的典型结构与石墨的典型结构近似。活性炭属于无定形碳或微晶形碳，其结构与石墨相类似，是由多环芳香族环组成的层面晶格，见图1。图2是石墨和活性炭的典型结构示意图。从图中看出，石墨是由联结成六角形的碳原子层组成，各层之间由范德华力（VanderWaalsforce）维系在约0.335nm的距离，任何一个平面上的碳原子都处在下面一层六角形中部的上方。而活性炭则不像石墨那样有规则排列，它的六角形碳环有很多已经断裂，其总体结构较紊乱。

    微晶形碳的结构比石墨缺乏完整性，在微晶形碳中有两种不同的结构，一种是和石墨类似的二元结构，这种结构网平面平行，形成相等的间隔，而层平面在垂直方向上取向不完全，层与层之间的排列也不规则。这就是所谓的乱层结构，见图3。由具有乱层结构的碳排列成一个单位，称作一个基本结晶，这个基本结晶的大小随炭化温度而变化。基本结晶间的错动便形成孔隙，这是起吸附作用的部位。另一种是由碳六角形不规则交叉连接而成的空间格子所组成，石墨层平面中有歪斜现象。可以把这种结构看作是由于有像氧那样的不同原子侵入的结果。这种不同原子的存在对活性炭的化学吸附和催化作用有较大影响。

    除金刚石之外的碳素物质可分为易石墨化碳素和难石墨化碳素，见图4。图中（a）是软的，（b)是硬的。据认为，易石墨化碳素可能是由乱层结构组成的，而难石墨化碳素可能是由具有交叉连接的晶格结构所构成。基于微晶形炭的软硬差异，可以推断活性炭等微晶形炭存在着两种类型的混合结构。

    活性炭基本结晶的大小和长度随原料和活化条件的不同而不同。可分为类似炭黑那样的软结构和类似木炭那样的硬结构。软结构由于结晶是由比较简单的连锁集合而成，容易氧化分解；硬结构是由于结晶互相交叉连锁结合而成，难以氧化。以氯化锌活化的炭，属炭黑式的结构多一些，而以水蒸气活化的炭则以木炭式结构多一些，特别是粒状活性炭更倾向此类结构。