回轉爐的溫度和氣氛是多孔碳活化過程中調控孔隙結構、表面性質及產物收率的核心參數。溫度方面，活化反應是熱驅動的界面反應，低溫區間（900℃）反應速率達峰值，但可能導致微孔合并。溫度還能調控孔徑分布，通過溫度梯度設計可定制“微孔 - 介孔”復合結構，且溫度越高碳損失越嚴重，產物收率越低，回轉爐可精準控制升溫速率和高溫區停留時間減少收率下降。氣氛方面，物理活化常用 CO?、水蒸氣或其混合氣體，CO? 刻蝕均勻易生成微孔，水蒸氣刻蝕速率快易生成介孔，混合氣氛可調節孔徑分布；化學活化氣氛通常為惰性氣體，可隔絕氧氣、攜帶揮發分，NH? 可引入氮官能團；氣氛純度和流量也會影響活化效果，回轉爐尾氣處理系統可提升純度，需根據爐容積和物料量優化流量。溫度與氣氛協同作用，低溫 + CO? 適合制備高比表面積微孔碳，高溫 + 水蒸氣適合制備介孔碳，中溫 + NH? 混合氣氛可制備含氮介孔碳，回轉爐能精準協同調控兩者實現階梯式活化。實際應用中需根據目標多孔碳性能需求和前驅體特性優化溫度曲線和氣氛參數。
在多孔碳的活化過程中，回轉爐的溫度和氣氛是調控孔隙結構（比表面積、孔徑分布）、表面性質及產物收率的核心參數。兩者通過影響碳骨架的刻蝕速率、反應路徑及結構穩定性，直接決定活化效果。以下從溫度和氣氛的單獨作用及協同影響展開說明： 活化反應（無論是物理活化的碳 - 氣體反應，還是化學活化的碳 - 活化劑反應）本質是熱驅動的界面反應，溫度通過調控反應速率、產物結構穩定性及孔隙演化路徑產生關鍵影響。
低溫區間（<700℃）：
活化反應（如 C + CO? = 2CO 或 C + H?O = CO + H?）速率較慢，碳骨架刻蝕程度低，孔隙發育不充分，比表面積通常 < 500 m2/g。
中溫區間（700-900℃）：
反應速率顯著提升，碳骨架表面開始被均勻刻蝕，微孔（<2 nm）大量生成，比表面積快速增長（可達 1000-2000 m2/g）。
高溫區間（>900℃）：
反應速率達到峰值，但碳骨架的燒蝕可能超過孔隙形成，導致微孔合并為介孔（2-50 nm）甚至大孔（>50 nm），比表面積可能先升后降（超過 1000℃后部分碳結構崩塌）。
低溫活化（700-800℃）：以微孔生成為主。因為刻蝕主要發生在炭化骨架的表面缺陷處，反應深度淺，形成的孔隙尺寸較小。
高溫活化（900-1100℃）：微孔逐漸合并為介孔。高溫下碳原子的遷移能力增強，相鄰微孔的孔壁被進一步刻蝕、連通，形成更大的孔隙通道。
回轉爐的溫度梯度設計：通過控制爐體不同區段的溫度（如前段 800℃生成微孔，后段 1000℃擴孔），可實現 “微孔 - 介孔” 復合結構的定制化，滿足不同應用需求（如微孔適合氣體吸附，介孔適合大分子污染物去除）。
活化過程伴隨碳的氧化損失（如生成 CO、CO?），溫度越高，碳損失越嚴重，產物收率越低：
活化氣氛（氣體類型、純度、流量）決定了刻蝕反應的類型和強度，直接影響孔隙的形成機制和表面化學性質。回轉爐的連續通氣設計（可通入單一氣體或混合氣體）使其能靈活調控氣氛環境。
物理活化常用氣氛為CO?、水蒸氣，或兩者的混合氣體，其核心是通過氧化反應刻蝕碳骨架：
CO?氣氛：
反應式為 C + CO? = 2CO（ΔH = +172 kJ/mol，吸熱反應）。
特點：反應速率較慢，刻蝕更均勻，易生成大量微孔（因 CO?分子尺寸小，更易擴散至炭骨架內部）。
水蒸氣氣氛：
反應式為 C + H?O = CO + H?（ΔH = +131 kJ/mol，吸熱反應）。
特點：反應活性高于 CO?（水蒸氣分子極性更強，與碳表面的相互作用更顯著），刻蝕速率快，易生成介孔（微孔被快速擴孔）。
混合氣氛（CO?+H?O）：
可通過調節兩者比例調控孔徑分布（如 CO?占比高則微孔多，水蒸氣占比高則介孔多）。回轉爐的長徑比設計可延長氣體與物料的接觸時間，使混合氣體的刻蝕作用更充分。
化學活化（如 KOH、ZnCl?、H?PO?）中，氣氛通常為惰性氣體（N?、Ar），其作用是：
隔絕氧氣，避免碳被過度氧化（O?與碳的反應活性遠高于 CO?和水蒸氣，會導致碳骨架無選擇性燒蝕）；
攜帶揮發分（如活化劑分解產物，如 KOH 在高溫下分解為 K?O、K?CO?，惰性氣體可促進其擴散并與碳反應）。
特例：若采用 NH?作為氣氛（同時作為氮源），可在活化過程中向碳骨架引入氮官能團（如吡啶氮、吡咯氮），提升多孔碳的催化活性或親水性。
純度：氣氛中若含少量 O?（>1%），會導致碳的無規則燒蝕，孔隙結構混亂，比表面積下降；若含焦油等雜質（來自前驅體揮發分），會堵塞已形成的孔隙，降低活化效果。回轉爐的尾氣處理系統（如冷凝除焦油、氣體純化裝置）可提升氣氛純度。
流量：流量過低，活化氣體在爐內停留時間長，但可能因反應產物（如 CO）積累抑制反應；流量過高，氣體與物料接觸時間短，刻蝕不充分。通常需根據回轉爐的容積和物料量優化（如每公斤物料對應氣體流量 50-200 L/h）。
溫度和氣氛并非孤立作用，而是通過協同效應決定多孔碳的最終性能：
低溫 + CO?：適合制備高比表面積的微孔碳（如用于甲烷吸附）；
高溫 + 水蒸氣：適合制備介孔碳（如用于染料廢水處理）；
中溫 + NH?混合氣氛：可制備含氮介孔碳（如用于氧還原催化）。
回轉爐的優勢在于能精準協同調控兩者：通過分區控溫（如爐體前段低溫、后段高溫）結合分段通氣（如前段 CO?、后段水蒸氣），實現 “先造微孔、再擴介孔” 的階梯式活化，大幅提升多孔碳的性能可控性。
回轉爐的溫度通過調控反應速率和碳骨架穩定性，決定孔隙的發育程度和孔徑分布；氣氛通過提供刻蝕劑（物理活化）或保護 / 功能化環境（化學活化），決定孔隙的形成機制和表面性質。兩者的協同作用在回轉爐的連續化、均勻化反應環境中被放大，可實現多孔碳從 “微孔為主” 到 “介孔為主”、從 “惰性表面” 到 “功能化表面” 的精準定制，為其在吸附、儲能、催化等領域的應用奠定基礎。實際應用中，需根據目標多孔碳的性能需求（如比表面積、孔徑、表面官能團），結合前驅體特性（如生物質、煤、樹脂）優化溫度曲線和氣氛參數。
