块状无裂纹介孔碳的合成和表征

以P123、F127作为模板剂,间苯二酚-甲醛为碳前驱体,利用水热合成技术制备了蠕虫状结构的块状无裂纹介孔碳。采用TG、FT-IR、TEM、N2吸附-脱附和元素分析等方法对介孔碳材料的结构进行了表征,分别研究了模板剂用量、模板剂种类对介孔碳结构的影响。结果表明:以F127和P123为模板剂制备的介孔碳均为蠕虫状结构。模板剂用量增加,介孔碳比表面积、孔径和孔容有所变大,但微孔的比表面积有所下降。模板剂种类不同,比表面积、微孔比表面积、孔容相差不大,但孔径相差较大。     

利用线性酚醛树脂制备有序介孔碳

三嵌段共聚物F127为模板剂,线性酚醛树脂为碳前驱体,采用溶剂挥发诱导有机-有机自组装法(EI-SA)制备了具有二维六方结构的有序介孔碳。利用FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脱附等方法对有序介孔碳的结构进行了表征,研究了不同焙烧温度和模板剂用量对有序介孔碳结构的影响。结果表明,当模板剂的用量一定时,有序介孔碳的孔径、孔容和孔壁厚度都随着焙烧温度的升高而降低,但比表面积却随着微孔含量的增加而增大。随着模板剂用量的增加,介孔碳的有序性降低。有序介孔碳PF-2-500的比表面积、孔径、孔容、孔壁厚度和微孔比表面积比分别为583.82m2/g、3.05nm、0.31cm3/g、3.40nm和361.18m2/g,而有序介孔碳PF-1-500的比表面积、孔径和孔容相对于PF-2-500有所提高,分别为647.79m2/g、3.44nm和0.41cm3/g,但微孔比表面积和孔壁厚度分别降低为309.46m2/g和3.35nm。     

双模板结构导向剂制备有序介孔炭

以间苯二酚/甲醛制备的酚醛树脂为碳前躯体,三嵌段共聚物F127和P123作为主辅结构导向剂,采用有机-有机自组装的方法制备有序介孔炭(Ordered mesoporous carbons,简称OMCs)。采用X射线衍射仪、透射电镜和N2吸/脱附手段对所制OMCs进行表征,研究了反应时间以及主辅模板剂的比例对介孔孔道结构的影响。结果表明,随着反应时间从24h延长至72 h,介孔炭有序性先增后减;当主辅模板剂F127/P123摩尔比为0.002 7∶0.002 7时,所得介孔炭有序性较好,为P6mm型孔道结构,介孔孔容和比表面积分别为0.59 cm3/g和640.34 m2/g,平均孔径为3.68 nm.     

染料敏化太阳电池新型介孔碳对电极的制备及性能研究

以三嵌段共聚物F127为模板剂制备介孔碳,并用N2吸附和透射电子显微镜对介孔碳样品进行分析.所制备介孔碳材料的孔呈无序蠕虫状,平均孔径为6.8nm,比表面积为400m2/g.用介孔碳作为I(-)/I(-)3氧化还原反应的催化剂制备染料敏化太阳电池对电极,用电化学阻抗谱对介孔碳电极的催化活性进行了分析.介孔碳电极对I(-...     

酚醛基非支撑介孔炭膜的软模板法制备与表征

以酚醛树脂为碳前驱体,两亲嵌段共聚物F127为软模板,在碱-酸体系条件下合成非支撑介孔炭膜。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气吸附-脱附和气体分离测试对炭膜的形貌、孔结构以及气体分离性能进行了测试和表征。结果表明,通过改变软模板剂F127的用量和炭化温度可以实现对炭膜孔结构的控制制备。随着F127与苯酚质量比的增大,炭膜的比表面积、总孔容以及平均孔径呈先增大后减小的趋势;在质量比为1.06时,比表面积达467 m2/g,介孔率为31.3%。随炭化温度由600℃升高至800℃时,炭膜的孔结构由无规则的蠕虫状孔结构转变成丰富的二维六方孔道结构。炭膜厚度约300μm,对CO2和N2具有良好的分离性能,CO2/N2分离系数可达2.53。     

模板剂F127对介孔SnO2的孔结构及电化学性能的影响

以SnCl₄·5H₂O和尿素为原料, 嵌段聚醚F127(EO₁₀₆-PO₇₀-EO₁₀₆)为模板剂, 通过水热法制备了介孔SnO₂材料。XRD、TEM和BET等分析结果表明, 模板剂F127添加量对介孔SnO₂的孔结构有重要影响。F127添加量增加, SnO₂比表面积增大, 孔容增大, 孔径分布变宽。电化学测试结果表明, 介孔的存在不仅能为锂离子脱嵌提供通道, 而且可以缓冲SnO₂的体积膨胀, 从而提高介孔SnO₂负极材料的电化学性能; 当F127添加量为6.0 g时, 所制备SnO₂具有124 m²/g的比表面积, 平均孔径为4.94 nm, 表现出最佳的循环性能和倍率性能, 在60 mA/g的电流密度下经30次循环后, 其可逆容量仍保持在434 mAh/g; 循环伏安测试表明部分高活性Li₂O的可逆还原提供了附加的可逆容量。     

介孔材料的制备及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,在酸性溶液的条件下,利用模板剂与硅源水解后生成的聚集体之间相互作用,通过分子自组装,萃取除去模板剂而形成蠕虫状的介孔SiO2材料。采用TEM、XRD、N2吸附/脱附和FT—R等测试手段对产物进行了表征。结果表明,合成的介孔固体材料为无定型氧化硅,与煅烧法相比,该介孔固体的孔径较大(7nm以上)、孔壁较厚、孔径分布较窄、BET表面积较大(可达1200m2/g)。     

大孔-介孔分级孔结构炭材料制备及性能研究

以聚苯乙烯微球以及F127嵌段共聚物自组装结构为模板,酚醛树脂低聚物为碳前驱体,双模板法合成了大孔-介孔分级孔结构的炭材料.对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和氮吸附-脱附测试,并研究了样品的电化学性能.结果表明,利用这种简便的合成方法可以得到具有三维连通大孔以及二维有序介孔结构的分级孔结构炭材料,大孔尺寸在1μm左右,介孔孔径集中分布在5nm,比表面积为353.8m2/g,孔容0.36cm3/g.利用三电极体系测试了产品作为电化学双电层电容器电极材料的性能,在50mA/g的电流密度下,放电质量比电容为40F/g.     

工业TiOSO4液合成有序介孔TiO2分子筛的研究

以工业TiOSO4液为原料,在复合模板剂十二胺和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的超分子自组装诱导作用下,合成出有序介孔TiO2.通过控制溶液pH值有效调控TiOSO4液的水解缩聚速率,使得水合二氧化钛均匀沉积于复合模板剂形成的胶束上,在脱除模板剂后得到介孔材料.产物采用XRD、粒度分布测试、SEM、TEM、电子衍射及等温N2吸附进行分析表征.研究表明:介孔TiO2具有精细纳米结构,孔道分布窄,平均孔径2.2nm,BET比表面积为135.9m2/g,孔隙率31%,孔容0.17cm3/g;介孔TiO2的孔壁部分晶化为锐钛型,晶粒尺寸为37nm,粒子介于30～80nm间,聚集的粉末颗粒为类球形.     

洋葱状介孔碳/硅复合材料的合成及其性能研究

使用非离子表面活性剂P123作为模板剂,低相对分子质量酚醛树脂为碳源,正硅酸四乙酯为硅源,绿色无毒的表面活性剂Span80为扩孔剂,通过调整酚醛树脂及扩孔剂的用量,利用水热法制备出一系列功能性洋葱状介孔碳/硅复合材料。利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附等分析方法对洋葱状介孔碳/硅复合材料的颗粒形貌、粒径、比表面积、孔径分布进行表征,并研究了复合材料的吸附性能。结果表明,当扩孔剂Span80用量为0.4g,低相对分子质量酚醛树脂用量为1g、2g、3g时,合成的复合材料呈球形颗粒状,具有明显的层状结构,洋葱状形貌最佳,孔径在3～5nm之间,分布均一。洋葱状介孔碳/硅复合材料的氮气吸附-脱附等温线属于Ⅳ型等温线,滞后环为H2型滞后环,孔结构呈墨水瓶状。在最佳吸附条件下,洋葱状介孔碳/硅复合材料对罗丹明B和甲基橙染料的去除率均高达99%以上。     

Carbon–Carbon Composite Materials

Data are summarized on the performance characteristics and properties of Russian-produced and foreign carbon–carbon composite materials for various engineering applications. The effect of neutron irradiation on their macroscopic properties and structure is examined. The relationships between the radiation-induced dimensional changes and properties of the composites are established, which can be used in assessing the engineering performance and optimizing the fabrication of carbon–carbon composites.     

碳/碳复合材料基体用中间相沥青

中间相沥青具有高残碳率、高密度、低的密度变化及易石墨化等优点 ,是较理想的碳 /碳 (C/C)复合材料基体前驱体。本文从 C/ C复合材料制备工艺的角度 ,阐述了制备 C/ C复合材料用的中间相沥青的主要特性 ,其中包括中间相沥青的流动性、在碳化过程中的稳定化、微观结构以及中间相沥青基 C/ C复合材料的界面结构。     

纳米碳管增强炭/炭复合材料的研究进展

纳米碳管(CNTs)具有独特的结构、优异的力学性能、热稳定性与传导性能,是炭/炭(C/C)复合材料理想的增强体.综述了纳米碳管增强炭/炭(CNTs/C/C)复合材料的制备方法,讨论了该复合材料的微观结构、摩擦学性能和传导性能,并展望了CNTs/C/C复合材料的潜在应用和发展趋势.     

粉末涂层碳纤维制备碳/碳复合材料研究进展

综述了国内外碳/碳复合材料的主要用途和制备方法,通过比较发现粉末预涂层制备碳/碳复合材料是一种低成本、短制备周期的理想方法,它包括基体树脂和碳纤维的选择、碳纤维的表面处理及碳纤维丝束的铺展.采取层压成型制备试样,经高温炭化和石墨化制备碳/碳复合材料.     

炭/炭复合材料表面预炭层的制备及其性能研究

为在炭/炭复合材料表面制备C/SiC浓度梯度高温抗氧化涂层,预先用料浆涂刷-高温处理工艺在其表面制备了预炭层.借助XRD、Raman和SEM等测试手段对所制备预炭层的组织结构和微观形貌进行了表征,讨论了不同的原料配比和炭化温度对预炭层结构的影响,并对预炭层与基体的结合性能进行了测定.研究结果表明：制备的预炭层结构致密,与基体具有较好的结合性能,其结合强度可达10.95MPa.不同的原料配比和炭化温度影响了炭层序态结构的形成,最终形成了不同结构的预炭层.     

Effect of Growth Temperature on Carbon Nanotube Grafting Morphology and Mechanical Behavior of Carbon Fibers and Carbon/Carbon Composites

High-purity carbon nanotubes(CNTs) with different orientation and lengths were grafted on carbon fibers(CFs) in woven fabrics by using double injection chemical vapor deposition and adjusting the growth temperature.Scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM) and Raman investigations reveal that the grafted CNTs change from being predominantly aligned and uniform in diameter to absolutely disordered and variable in diameter,whilst they show significantly increased crystallinity,as the growth temperature is increased from 730 °C to 870 °C.In tensile tests of fiber bundles,much more strength degradation of CFs was observed after the growth process at higher temperature than that at lower temperature.These hybrid preforms produced at different growth temperatures were used to reinforce carbon/carbon(C/C) composites.An increment of 34.4% in out-of-plane compressive strength(OCS) was obtained for the composites containing CNTs grown at 730 °C,while the OCS increment exhibits an obvious decrease with increasing the growth temperature.Compared with the higher growth temperature,the lower temperature contributes to the decrease in the strength loss of reinforcing fibers and meanwhile the growth of large extending length of CNTs,which can provide long reinforcement to the pyrocarbon matrix,and thus increase the compressive strength better.     

Increasing the Tensile Property of Unidirectional Carbon/Carbon Composites by Grafting Carbon Nanotubes onto Carbon Fibers by Electrophoretic Deposition

Although in-situ growing carbon nanotubes(CNTs) on carbon fibers could greatly increase the matrix-dominated mechanical properties of carbon/carbon composites(C/Cs),it always decreased the tensile strength of carbon fibers.In this work,CNTs were introduced into unidirectional carbon fiber(CF) preforms by electrophoretic deposition(EPD) and they were used to reinforce C/Cs.Effects of the content of CNTs introduced by EPD on tensile property of unidirectional C/Cs were investigated.Results demonstrated that EPD could be used as a simple and efficient method to fabricate carbon nanotube reinforced C/Cs(CNT—C/Cs) with excellent tensile strength,which pays a meaningful way to maximize the global performance of CNT—C/Cs.