为了灵活调控木质活性碳纤维的孔隙结构,使其满足于不同领域的应用需求,本论文以木材苯酚液化物为原料,氢氧化钾为活化剂,在特定活化条件下,探讨了氢氧化钾活化过程中孔隙结构的生成反应路径及其演变机制。在此基础上,通过氢氧化钾和水蒸汽两种活化方法的结合,改变活化顺序分别制备出高比表面积的微孔型和中孔型木质活性碳纤维并探究了活化过程中的孔隙结构调控机制;同时研究了木质活性碳纤维的吸附性能和电化学性能,揭示了木质活性碳纤维的孔隙结构与其性能之间的关系。所得结论如下:(1)氢氧化钾活化过程中,活化温度和碱碳比对木质活性碳纤维的孔隙结构影响显著。活化初期,主要生成孔径在0.5 nm左右的超微孔。活化温度的升高促进更多微孔的形成。当温度超过800℃时,由于金属钾蒸汽的插层作用,中孔得到一定程度的发展;碱碳比较低时,活化初期氢氧化钾被消耗完。随后的活化过程中微孔坍塌,所制备的活性碳纤维以中孔为主。碱碳比的增加使氢氧化钾能与碳充分反应形成更多的微孔,所制备的活性碳纤维以微孔为主;活化时间不改变木质活性碳纤维的孔隙结构分布区域,只改变各个区域内孔隙的数量。(2)当木材苯酚液化物原丝在500℃半碳化成碳纤维时,主要的化学反应涉及亚甲基的取代以及裂解反应、亚甲基与酚羟基被自由基的氧化、未完全液化的高分子物质的分解以及初步环化反应。其微晶结构由原丝的无定形结构初步形成类石墨微晶结构;活化过程可以视为浸渍氢氧化钾的碳纤维在850℃的碳化过程。此过程中涉及到的反应主要有多环反应、氢氢化钾与碳之间的反应以及由此产生的含钾化合物与碳之间的反应。经历此过程后,纤维的类石墨微晶结构得到了进一步地发展。(3)氢氧化钾-水蒸汽二次活化是发展木质活性碳纤维孔隙度,尤其是微孔孔隙度的有效手段。氢氧化钾一次活化生成的孔隙主要集中在0.5 nm处的微孔区域。水蒸汽二次活化将扩大这些微孔的孔径并新生成大量的微孔分布在0.7-2 nm区域,导致分布在0.5 nm处的微孔数量减少。与此同时,分布在2-4 nm处中孔的数量略有增加。水蒸汽-氧氧化钾二次活化同样可以有效地发展木质活性碳纤维的孔隙度,尤其是中孔。氢氧化钾二次活化温度对中孔的生成与发展影响极其显著。在此基础上,二次活化时间的延长可以进一步发展中孔孔隙,中孔孔容与总孔容的比值高达66.8%。(4)木质活性碳纤维的微孔孔容对碘吸附能力影响显著,而木质活性碳纤维对亚甲基蓝的吸附能力与其自身的中孔孔容大小密切相关。朗格缪尔等温线模型适用于木质活性碳纤维对亚甲基蓝的吸附。表明木质活性碳纤维表面的均匀性以及亚甲基蓝进入表面的过程为单分子层吸附;吸附过程可以用准二阶动力学模型来描述。(5)木质活性碳纤维孔径小于0.6nm的超微孔对其组装成超级电容器的电容影响显著,分布在2-4 nm区域内的中孔则有利于电荷的快速传输。以氢氧化钾为电解液,在电流密度为0.5 Ag-1时,比表面积为2395m2g-1的木质活性碳纤维组装成的传统超级电容器比电容为242 F g-1。经历10000次的循环充电-放电之后,其比电容仍能达到初始比电容的91.8%。在电压扫速为2mV s-1时,木质活性碳纤维所制成的纱线基超级电容器的长度比电容为43 mF cm-1,并且可以实现各种角度的弯曲。即使被揉成一团时,它也能保持初始电容值的97%。