活性炭的表面化学性质

活性炭表面主要的基团有含氧官能团、含氮官能团、表面酸碱基团、S、CI元素等，不同的工艺条件可以形成不同的含量。例如温度的影响，低于100℃氧与炭反应产生含氧络合物；在300～500℃炭表面的氧能与水反应生成表面酸基团；炭在800～1000℃的真空或惰性气体的环境中进行热处理，冷却后会在表面形成表面碱基团。

活性炭的含氧官能团一般认为主要有羧基、酸酐、羰基、醌基、内酯基、羟基、醚基、酚羟基八种。含氧量越高，其酸性越强，特别是C＝0基团有得电子的趋势；含氧量低，碱性较强，其中C-O有失电子的趋势。活性炭的含氮官能团主要是类吡啶和类吡咯。

对活性炭结构以及表面基团进行分析所用的方法主要有以下两种：

1）X射线光电子能谱（XPS）

XPS（X-ray Photoelectron Spectroscopy）能探测活性炭表面化学结构，该技术依据Einstein Albert的光电效应来测定表面元素的原子价电子或内层电子的结合能。原子被高能X射线轰击，发射出的光电子其平均逃逸深度为0.5～2nm，故XPS只能探测位于表面的物种。通过对特定原子的键能进行扫描，不仅可以定量测定样品表面的元素组成，而且可以分析元素的结合形式。

2）傅立叶变换红外光谱法FTIR

红外光谱可以用来探测气体吸附质和固体吸附剂之间键合的性质。傅立叶变换红外技术（Fourier Transform Infrared Spec-troscopy）采用光干涉装置，来自全光谱的辐射在整个扫描期间始终照射在检测器上，使光通量增大，分辨率提高，它的偏振性较小，可以累加多次，进行快速扫描后记录。

通过这些仪器和探测方法为活性炭的吸附机理作出合理解释提供依据。