安全,节能及环境保护

<正>20141301废丝碳化开发新型碳纤维Kawasaki Naohito…;Journal of Oleo Science,2012,61(10),p.593(英)近几年废丝量的增长迅猛,且这种趋势在持续。因此,在这个研究项目中,试图将废丝通过碳化工艺制成碳材料,并研究了这种碳纤维的基本性能。结果表明,孔洞的形成和比表面积实质性的变化取决于碳化条件。升温幅度和2h保留时间的碳化条件可使纤维比表面积最大化。碳化温度的最大值为1000℃,羊毛纤维的碳化温度为900～1000℃,聚酯和棉纤维的碳化温度为1000℃。经1000℃碳化处理后,棉纤维的比表面积为1253m2/g,SEM图像显示,碳化后棉纤维依旧保持纤维状。例如,将廉价的废丝通过碳化加工成碳材料。结果表明,尤其对     

离子液体自模板合成多孔碳氮材料及其对二氧化碳的吸附

以多种氰基离子液体为前驱体，采用高温碳化法直接制备多孔碳氮材料，系统考察了离子液体前驱体阳离子结构、阴离子种类及合成条件等因素对碳化材料比表面积、氮元素含量及氮种类的影响，并研究其对CO2的吸附性能。结果表明，阴离子在聚合过程中起模板剂的作用。合成材料主要呈介孔结构，比表面积最高达732.6 m2/g，氮含量最高为9.9wt%，在温度25℃、压力1.8 MPa条件下，CO2的吸附量最高达20.9wt%。多孔碳氮材料经180℃真空加热后可完全脱附再生，再生稳定性良好。     

碳基固体磺酸催化剂制备及应用

以蔗糖为碳源,制备了碳基固体酸催化剂;应用红外光谱和X射线衍射方法对催化剂进行表征;催化剂制备工艺为:蔗糖的碳化温度180℃,碳化时间24 h,乙醇洗涤,80℃下干燥12 h;以该催化剂对乙酸龙脑酯催化合成,酯化率可达73. 6%。     

PAN基碳毡碳化过程中的结构演变及电化学特性

为获得钒电池正极材料的最佳碳化温度,提出了4种经由2阶段碳化获得聚丙烯腈基(PAN基)碳毡的方案,并对样品的结构演变和电化学性能进行了分析。结果表明:800~1 000℃是第1阶段碳化中纤维石墨网晶面快速扩大的温度区间,该阶段的碳化温度越高;而后在第2阶段碳化中获得的PAN基碳毡石墨化程度更高,尤其在经由1 200~1 400℃的第1阶段碳化后最为显著;由两段碳化温度分别在1 200和1 800℃获得的PAN基碳毡的电化学活性最高,可作为钒电池的正极材料。     

核桃壳碳基固体酸催化合成丁二酸二异丙酯

以部分碳化核桃壳为碳源,用浓硫酸对其进行磺化,制备碳基固体磺酸催化剂,并用于合成丁二酸二异丙酯。用IR对催化剂进行了表征,结果显示磺酸基团被成功引入到催化剂上。探讨了碳化温度、碳化时间、磺化时间、磺化温度、硫酸用量等对催化剂活性的影响。催化剂的较佳制备工艺条件为:碳化温度300℃、碳化时间2小时、磺化时间5小时、磺化温度90℃、硫酸用量15 mL。在此条件下,丁二酸酐转化率可达91.55%。     

氮掺杂介孔碳制备及吸附脱除气相污染物研究

采用SBA-15作为硬模板,成功制备了氮掺杂的介孔碳材料(NOMC),结果表明NOMC具有较大比表面积和孔道结构。以丙酮和罗丹明B为底物评价了NOMC吸附性能,发现碳化温度对氮掺杂介孔碳材料的吸附性能有显著的影响,在800℃下碳化形成的NOMC具有最好的吸附性能。此外,研究发现掺杂氮可以显著提高介孔碳材料的吸附脱除性能。这是因为氮元素的掺杂使得碳材料的电子分布发生改变,调节了样品的极性,提高了对极性有机分子的吸附能力。     

中孔碳孔径及有序性影响因素

以表面活性剂F127为模板剂制备了有序中孔碳材料,研究了影响中孔碳孔径分布及有序性的各工艺参数,采用XRD, SEM, TEM和N2吸/脱附等手段对有序中孔碳进行了表征. 结果表明,F127用量、反应温度、搅拌时间、碳化温度和碳化升温速率等因素直接影响中孔碳结构的有序性及孔径分布. F127用量为40%、反应温度40℃、搅拌时间30 min、碳化温度800℃、升温速率1℃/min时,所得中孔碳有序性好且孔径分布比较集中.     

矿渣碳化硬化过程的研究

将矿渣压制成2 ×2 ×2 cm3的立方体试块,分别在30 ℃、60℃、90℃、120℃条件下于CO2气氛中碳化.对碳化试块的质量、抗压强度变化进行了测定.采用X射线衍射仪(XRD)、热重-差热分析仪(TG-DSC)分析了碳化过程中的物相变化.用扫描电子显微镜(SEM)观察了碳化后产物的微观形貌.结果表明,矿渣试块的抗压强度及质量变化均随碳化温度的增加而增加,且随碳化龄期的延长而增加.矿渣在90℃条件下碳化6h的抗压强度达41.2 MPa,质量增加9.9％,在此条件下1 kg矿渣可固化储存99 g的CO2.矿渣的碳化产物主要为CaCO3,未生成C-S-H凝胶和Ca(OH)2.结果表明了矿渣在固碳的同时亦能硬化形成良好力学强度的块体材料,这是“以废治废”的良好途径.     

磺化碳固体酸催化剂的制备及其催化性能的研究

以微晶纤维素(MCC)为原料制备了碳基磺酸化固体酸催化剂,用该磺化碳固体酸MCC进行糖化水解,考察其催化水解微晶纤维素的最优条件及碳化温度对催化剂催化活性的影响,并对其重复使用性及再生进行了研究。结果表明,反应温度180℃、反应时间6 h、催化剂用量0.15 g为最佳反应条件,最高糖产率为68.71%;400℃为最佳碳化温度。催化剂重复使用后,由于表面磺酸基团的脱落其活性有所下降,可以通过再磺化得到恢复。     

碳热还原氮化粉煤灰的研究

以粉煤灰加入炭黑为主要原料,在氮气气氛下对粉煤灰进行了碳热还原氮化研究.研究了碳加入量、合成反应温度、保温时间和Fe2O3含量等因素对生成物物相的影响.实验结果表明:选用理论加入碳含量的样品,在反应温度为1350℃、保温9h条件下,产物中含有较多β-Sialon相;而且经磁选除铁后的粉煤灰较未除铁粉煤灰在反应温度为1400℃、保温9h条件下,碳化还原氮化产物中15R相含量明显增多.     

高性能沥青基碳纤维制造——氧化碳化石墨化

本文论述了用于制造高性能碳纤维的中介相沥青初生纤维的氧化稳定化、碳化与石墨化过程及其对最终碳纤维力学性能与电导性能的影响;讨论了氧化碳化与石墨化温度、升温速率、中介相沥青原料种类与氧化稳定化程度、石墨化程度、抗张强度与模量、电阻率、纤维结构的关系;指出了五种加速氧化稳定化进程的有效措施。     

沥青预氧化丝在碳化过程中的红外分析

根据不同碳化条件下得到碳纤维的红外谱图，分析了沥青基预氧化丝在碳化过程中各基团的变化情况，从而了解碳化过程发生的化学反应及反应所发生的温度范围，为更好地碳化提供依据。     

KOH活化焦油渣制备活性炭的研究

以武钢焦化公司焦油渣为原料,KOH为活化剂,采用正交实验研究了活化温度、活化时间、碱炭比（氢氧化钾与焦化除尘灰的质量比）和炭化温度对所制活性炭吸附性能的影响,得出制备焦油渣基活性炭影响因素主次顺序为活化温度、活化时间、碱炭比、炭化温度,最佳活化条件为活化温度为800℃,活化时间为100min,碱炭比为4：1,炭化温度为400℃。在此条件下制备活性炭的碘吸附值为1300．765mg／g。     

大直径中间相沥青基炭纤维的制备研究

以萘系中间相沥青为原料,通过熔融纺丝和随后的预氧化、炭化以及石墨化处理制备了中间相沥青基圆形炭纤维.研究了热处理温度对纤维导电性能和力学性能的影响,并采用红外光谱仪、元素分析仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对纤维的组成、形貌和微观结构进行了表征.研究结果表明：纤维在预氧化时形成的羟基、酰基等含氧官能团在随后的炭化、石墨化处理过程中消失;随热处理温度的升高,石墨微晶逐渐发育、长大,并沿纤维轴向高度取向,纤维的电阻率不断降低,力学性能不断增强;3 000℃石墨化纤维电阻率为1.3μΩ·m,对应的强度和模量值为1.6GPa和380 GPa.     

溶胶凝胶法多孔炭材料的制备及其表征

以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)稳定过的商业硅溶胶为模板硅源、蔗糖为炭前体、运用溶胶凝胶法制备了多孔炭材料。并采用低温N2等温吸脱附、X射线衍射等对材料的结构进行了测试与表征。结果表明:CTAB的加入使所得的多孔炭孔径分布更加集中,由于炭化温度较低,所得的炭材料仍为无定形结构。     

生物基竹炭材料的制备及其性能研究

以180目竹粉为原料,利用水热碳化方法,研究了硫酸浓度、碳化温度和碳化时间对竹炭收率的影响。结果表明,在硫酸浓度为85%,碳化温度为90℃,碳化时间为6 h时,竹炭收率可达62%。得到的竹炭材料通过红外光谱、热重分析及扫描电镜手段进行表征。     

调控炭化过程优化煤基硬炭负极储钠性能

我国煤炭资源丰富多样、价格低廉、分布广泛,将煤转化为新材料,是提高其附加价值和技术含量的有效途径。煤含碳量高、芳环结构丰富,热解炭化可制备钠离子电池硬炭负极材料。以新疆烟煤为碳源,采用低温热解复合高温炭化的两步过程,并调控相应工艺条件,研究了烟煤中间相的发展过程对硬炭结构及其储钠行为的影响。经研究发现,改变低温热解的温度区间、载气流速和升温速率,可以调节胶质体生成阶段内的分解和解聚反应,调节挥发分生成和逸出以及胶质体固化等过程进行的程度,从而调控硬炭的比表面积和石墨化程度等。在温度区间为350~550℃、载气流速为60 ml·min^-1、升温速率为1℃·min^-1条件下,炭化得到的硬炭负极可逆比容量和首周库仑效率最佳,在0.02 A·g^-1的电流密度下分别达到314.3 mA·h·g^-1和82.8%,良好的性能归因于煤基硬炭材料中有序结构和缺陷结构的协调和平衡。     

制备工艺对蔗糖基碳分子筛结构的影响

以蔗糖为碳源,F127为表面活性剂,采用K₂CO₃活化合成蔗糖碳前体,在氮气保护下炭化制备碳分子筛。通过SEM、FTIR和N₂-吸/脱附手段对碳分子筛样品进行表征,优化样品制备工艺过程。结果表明,在炭化温度为800℃下,活化剂K₂CO₃浓度为0.5mol/L,F127/蔗糖质比1：3,反应温度45℃,反应时间12h制备的碳分子筛表面孔结构显著,孔隙发达,比表面积高达1366.4423m²/g,孔容为0.865796cm³/g,孔径集中在0.64nm。     

弱粘气煤半焦制备型焦的研究

以神府弱粘气煤半焦为型焦原料,煤焦油沥青为粘结剂制备型焦。研究了半焦的粒度级配、预氧化时间、温度以及炭化升温速率、炭化终温和停留时间与型焦抗压强度之间的关系。结果显示,型焦原料粒度组成须有一定级配,预氧化温度280℃,时间1．5h,炭化升温速率1℃／min,炭化终温850℃,停留时间1h时型焦的强度最大。     

碳分子筛的制备及影响因素的研究

以酚醛树脂材料为原料,采用二次炭化法制备碳分子筛.对影响碳分子筛性能的主要因素进行了探究,得出制备碳分子筛的最佳工艺条件：一次炭化温度为750℃,一次炭化时间为100 min,升温速率为10℃/min,二次炭化温度为850℃,二次炭化时间为2.5 h,活化剂浓度为50％.