活性炭晶體結構

    根據x射線衍射研究證實，活性炭的典型結構與石墨的典型結構近似。活性炭屬于無定形碳或微晶形碳，其結構與石墨相類似，是由多環芳香族環組成的層面晶格，見圖1。圖2是石墨和活性炭的典型結構示意圖。從圖中看出，石墨是由聯結成六角形的碳原子層組成，各層之間由范德華力（VanderWaalsforce）維系在約0.335nm的距離，任何一個平面上的碳原子都處在下面一層六角形中部的上方。而活性炭則不像石墨那樣有規則排列，它的六角形碳環有很多已經斷裂，其總體結構較紊亂。

    微晶形碳的結構比石墨缺乏完整性，在微晶形碳中有兩種不同的結構，一種是和石墨類似的二元結構，這種結構網平面平行，形成相等的間隔，而層平面在垂直方向上取向不完全，層與層之間的排列也不規則。這就是所謂的亂層結構，見圖3。由具有亂層結構的碳排列成一個單位，稱作一個基本結晶，這個基本結晶的大小隨炭化溫度而變化。基本結晶間的錯動便形成孔隙，這是起吸附作用的部位。另一種是由碳六角形不規則交叉連接而成的空間格子所組成，石墨層平面中有歪斜現象。可以把這種結構看作是由于有像氧那樣的不同原子侵入的結果。這種不同原子的存在對活性炭的化學吸附和催化作用有較大影響。

    除金剛石之外的碳素物質可分為易石墨化碳素和難石墨化碳素，見圖4。圖中（a）是軟的，（b)是硬的。據認為，易石墨化碳素可能是由亂層結構組成的，而難石墨化碳素可能是由具有交叉連接的晶格結構所構成。基于微晶形炭的軟硬差異，可以推斷活性炭等微晶形炭存在著兩種類型的混合結構。

    活性炭基本結晶的大小和長度隨原料和活化條件的不同而不同。可分為類似炭黑那樣的軟結構和類似木炭那樣的硬結構。軟結構由于結晶是由比較簡單的連鎖集合而成，容易氧化分解；硬結構是由于結晶互相交叉連鎖結合而成，難以氧化。以氯化鋅活化的炭，屬炭黑式的結構多一些，而以水蒸氣活化的炭則以木炭式結構多一些，特別是粒狀活性炭更傾向此類結構。