添加炭黑和碳纳米管对酚醛树脂热解炭的结构及抗氧化性的影响(英文)

采用酚醛树脂为原料,分别以炭黑和碳纳米管作为改性添加剂制备酚醛树脂热解炭。利用差热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)和压汞法孔径分析对酚醛树脂热解炭进行表征,探讨添加剂和热处理温度对树脂热解炭的结构和抗氧化性的影响。结果表明,碳纳米管和炭黑均可提高热解炭的石墨化度和抗氧化性;碳纳米管改性树脂热解炭的石墨化度高于炭黑改性树脂热解炭,但由于前者热解炭的显微结构中较高的气孔率,所以使其抗氧化性劣于后者。升高热处理温度同样可改善热解炭的抗氧化性和提高石墨化度。     

硝酸镍在模板法制备中孔炭中的作用

以热固性酚醛树脂(Thermosetting phenol resin,TPR)为炭前驱体,纳米SiO2为模板、硝酸镍为添加剂制备中孔炭(Mesoporous carbons,MCs).借助比表面积测定仪和X-射线衍射分析仪,研究了添加剂加入前后中孔炭孔结构和微晶结构的变化.结果表明:加入适当含量的硝酸镍可提高中孔炭的比表面积,同时增加炭的石墨化度;通过调节硝酸镍的含量,可以制备具有孔径分布集中在4nm和10nm左右的双峰分布的中孔炭.     

酚醛树脂热解炭材料的石墨化程度及其电化学性能

研究酚醛树脂中加入ZnCl2的比例不同对热解材料孔径、孔容、比表面积、层间距等微观结构的影响。通过X射线衍射(XRD)和激光拉曼光谱(Raman)等手段对酚醛树脂热解炭材料的石墨化程度进行表征。探讨热解炭材料的石墨化程度与充放电性能之间的关系。     

简易合成不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭

以SBA-15介孔硅为模板,硼酸为扩孔剂,调控合成出不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭.采用X射线衍射仪(XRD)、氮气吸附、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG),以及拉曼(Raman)光谱等手段对样品的成分、结构和形貌进行了分析.结果表明:通过合成过程添加硼酸的方法可以实现对介孔炭材料的孔径在3nm～7nm范围内精确调控,而且合成的介孔炭材料具有半石墨化的墙壁结构.该方法简单易行,对介孔炭材料的孔结构调控合成具有很好的应用价值.     

膨胀石墨基炭/炭复合电极的制备及含酚废水的降解

以压缩膨胀石墨为基体、蔗糖为炭源、磷酸为活化剂,经碳化、活化压片制得膨胀石墨基炭/炭复合电极(EGC电极)。采用低温液氮吸附法和扫描电镜(SEM)进行表征,研究了蔗糖浓度对电极表面结构和孔道特征的影响规律,并以苯酚为处理目标物,考察了不同的电解条件。结果表明,EGC电极以膨胀石墨为骨架,包覆炭膜,孔径主要分布在0.5～2.5nm之间,蔗糖浓度为50%制备的EGC电极比表面积最高,电化学氧化苯酚效果最优。电解苯酚试验中,降低苯酚初始浓度、增加电流密度和电解质浓度有利于提高苯酚的降解效率。     

石墨化CVI泡沫炭的结构和性能

本文采用化学气相渗透技术(CVI)对泡沫炭进行复合处理,利用SEM、XRD等分析手段对石墨化样品进行了分析.研究结果表明,CVI热解炭在泡沫基体的沉积方式是:小颗粒积聚生长成为大颗粒·大颗粒不断接合,经石墨化处理后形成更加规则的结构.石墨化CVI泡沫炭相比原生石墨泡沫炭的电学和力学性能有很大提高,在350*C、2MPa压力条件下制备的石墨化CVI泡沫炭的电导率可以提高近0.9倍;在350"C、1MPa压力条件下制备的石墨化CVI泡沫炭的压缩强度增大近3.5倍.因此,CVI处理可以有效改善石墨泡沫炭的基体结构,提高石墨泡沫炭性能.     

Copna树脂分子量对热处理过程中炭化产物微观组分和性质的影响

采用成熟的合成工艺制备出三种分子量大小分布不同的Copna树脂,经相同条件的固化、炭化和石墨化处理(900,1 500,2200,2600和3000℃,2 h)。用热分析仪对固化树脂进行测试;X射线衍射、氦气吸附真密度仪和粉体电阻率测试仪对树脂炭进行性能测试。结果表明Copna树脂的分子量大小和分布范围对固化树脂的热失重行为有重要影响;分子量越大,分布越窄,3000℃处理得到的树脂炭中石墨化组分越多;分子量越大,分布越宽,树脂炭的表观密度越高,孔含量越小。而树脂分子量对树脂炭的粉末电阻率的影响极小。     

模压制备C/C-SiC复合材料的催化石墨化过程研究

采用短纤维树脂模压+液态聚合物浸渍/裂解+原位反应的工艺制备了C/C-SiC复合材料,对其催化石墨化过程进行初步研究。首先分析"炭硅反应"工艺对石墨化度的影响,发现"炭硅反应"加强了硅对硼的活化作用,使炭材料的石墨化度从87.9%提高到97.3%;对制备样品的形貌分析及成分测试表明,石墨化过程伴随着"炭硅反应",碳化硅在材料内部分布均匀;其次探讨了硼对石墨化的催化作用,C/C-SiC复合材料中硼酚醛树脂炭的质量分数从69.9%降低至46.3%时,石墨化度随之由91.6%降至70.4%;最后研究了硅对石墨化的影响,提出硅硼协同催化石墨化机理,当硅的添加量从0增至6.3%,石墨化度由78.1%提高至90.7%。     

炭化压力对石墨化沥青焦微观结构的影响

以高温煤沥青为原料,分别在30MPa和60MPa炭化压力下制备了石墨化沥青焦,研究了两种炭化压力下制备的石墨化沥青焦的微观结构.结果表明：30MPa所制备试样的流线/流域型组织占优,60MPa制备试样的流域型和镶嵌型组织占优.流线型和流域型结构是易石墨化结构,镶嵌型结构是难石墨化结构.炭化压力对沥青焦微观结构的影响主要是通过影响中间相的成核、生长和融并来实现的,30MPa炭化压力下,中间相小球融并完全,因而形成各向异性流线型结构;60MPa炭化压力下,中间相小球融并受阻,从而形成镶嵌型结构.TEM和SAED分析表明：30MPa制备的石墨化沥青焦以高度取向的流线型组织为主,在片层边缘及片层之间存在各向同性组织;60MPa制备的石墨化沥青焦为多种微观组织并存,分布不均匀,除各向同性组织外,沥青焦微观组织选区电子衍射图谱的（002）环不同程度呈点状分布.以上现象说明30MPa制备的石墨化沥青焦微观组织的均匀性和取向性都要好于60MPa制备的石墨化沥青焦.     

中间相沥青基泡沫炭的制备与结构表征

将石油系中间相沥青利用限定尺寸法发泡后获得了泡沫炭,泡沫炭再经氧化、炭化和石墨化处理获得了具有良好孔结构的泡沫炭.利用SEM和XRD分析了泡沫炭的形态和结构.发现调整发泡模具中的自由空间可以控制泡沫炭的孔径;炭化和石墨化后泡沫炭的孔径减小,孔壁片层取向接近石墨;泡沫炭的孔壁由平直孔壁和“Y”形孔壁结构成,前者内部片层取向优于后者.大孔径泡沫炭的孔壁具有更紧密的内部分子排列,但其微晶尺寸较小.     

石墨化处理对不同高织构含量C/C复合材料微结构的影响

采用化学气相沉积工艺制备出炭毡增强炭/炭(C/C)复合材料和3K炭布叠层增强C/C复合材料,并对材料进行2500℃高温石墨化处理。利用X射线衍射仪;偏光显微镜及拉曼光谱仪对所制材料进行表征。结果表明,炭毡C/C复合材料基体是单一的高织构(HT)热解炭,3K炭布叠层C/C复合材料的基体是带状组织,从纤维表面向外依次为各向同性热解炭、HT和中织构(MT)热解炭,其中HT含量低于50%;沉积态和热处理后,两种C/C复合材料都具有相似的石墨化度,且热处理后的石墨化度超过80%,但Lc值差异明显,炭纤维、MT和HT热解炭的La值均升高,其中HT热解炭升幅明显大于炭纤维和MT热解炭。HT热解炭的含量是导致这两种C/C复合材料具有相似石墨化度而Lc值却显著差异的原因。     

界面自组装构筑空心多孔石墨化炭球及其电化学性能（英文）

独特的空腔结构、丰富的比表面积以及良好的导电性使得空心多孔石墨化炭球在储能领域显示了巨大的应用潜力。通过单宁酸与铁离子的络合作用以及三草酸合铁酸钾的活化和石墨化作用,采用一步炭化法成功制备了空心多孔石墨化炭球,并研究了炭化温度对炭球结构形貌的影响。基于高比表面积、快速的离子扩散通道以及低电阻的石墨化结构,空心多孔石墨化炭球表现出优异的电化学性能。在电流密度为1 A g~(-1)时,比电容达到332.7 F g~(-1)。组装成对称超级电容器在1 mol L~(-1) Na_2SO_4电解液中,当功率密度为459.1 W kg~(-1)时,能量密度达到23.7 Wh kg~(-1),且经10 000次循环以后,电容量保持为92.1%。本研究不仅为构筑多孔石墨化炭球提供了一种方法简单、成本较低的无模板自组装法,而且为设计和优化炭球中离子和电子的传输提供了一定的参考价值。     

空心石墨化炭的合成与表征(英文)

采用乙醇为碳源,乙酸钴为催化剂,通过简易的溶剂热"一锅法",在600℃下制备了石墨化炭空心材料(GHS)。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱法(Raman)对产物的结构和形貌进行了表征。结果表明:材料具有较高的石墨化程度,并呈现明显的中空结构。     

碳化硅衍生碳/中间相沥青炭复合材料的制备及表征

通过聚碳硅烷和中间相沥青在320℃共混及不同温度热解、炭化、石墨化处理得到碳化硅/中间相沥青炭前驱体,然后采用Cl_2在1 000℃对前驱体进行刻蚀,成功制备碳化硅衍生碳/中间相沥青炭复合材料。采用偏光显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉曼光谱对产物的微观形貌和结构进行了表征,利用物理吸附仪分析其比表面积和孔结构特征。结果表明,随着热处理温度的升高,聚碳硅烷热解形成的SiC的晶体尺寸变大,同时沥青炭的石墨化程度也变高;刻蚀后碳化硅衍生碳的结构以无定形碳为主,有明显的石墨化碳层分散其中,样品的比表面积随热处理温度升高而减小,微孔孔径增大。     

Fe3O4纳米粒子作为催化剂和致孔剂制备高比表面积块体石墨化炭

报道了一种以Fe3O4纳米晶粒为催化剂和致孔剂制备具有高比表面积块体石墨化炭的方法.首先采用共沉淀法合成粒径＜10nm的Fe3O4纳米颗粒,然后将其均匀分散到以2,4-二羟基苯甲酸(D)、甲醛(F)为原料,无水Na2 CO3为催化剂形成的聚合物(DF)中,通过溶胶-凝胶过程和炭化过程得到掺杂Fe的石墨化炭.最后经过酸洗,得到纯的高比表面积块体石墨化炭.随炭化温度的升高(700℃～900℃),样品的石墨化程度增加.在800℃炭化,样品已具有明显的石墨化结构,且比表面积较大.     

浸渍处理对管式炭膜孔结构的影响(英文)

为有效调整和控制管式炭膜(TCM)内表面的孔结构,采用浸渍法对管式炭膜进行处理,并通过调整浸渍液浓度和改变浸渍处理的次数分析浸渍对膜内孔径分布的影响。扫描电子显微镜(SEM)观察得知:浸渍处理能够有效修复管式炭膜表面上的孔缺陷。同时,浸渍前后样品的孔径分布数据揭示出管式炭膜的微孔尺寸随着浸渍液浓度和浸渍次数的增加而变小,且孔分布也随之变窄。说明通过调整浸渍条件可以实现管式炭膜孔径和孔结构的有效控制。     

中间相沥青基炭泡沫

1993年，在第21届国际炭双年度会议上。Hager等结合自己的一些前期研究工作通过模型分析预测了不同于以往的炭泡沫材料的韧带式网架结构的石墨化炭泡沫的存在。1998年，美国橡树岭国家实验室(ORNL)的炭材料研究人员James W．Klett在从沥青制备炭材料时偶然发现了一种石墨化多孔炭材     

界面自组装构筑空心多孔石墨化炭球及其电化学性能

独特的空腔结构、丰富的比表面积以及良好的导电性使得空心多孔石墨化炭球在储能领域显示了巨大的应用潜力.通过单宁酸与铁离子的络合作用以及三草酸合铁酸钾的活化和石墨化作用,采用一步炭化法成功制备了空心多孔石墨化炭球,并研究了炭化温度对炭球结构形貌的影响.基于高比表面积、快速的离子扩散通道以及低电阻的石墨化结构,空心多孔石墨化...     

前驱体对炭泡沫孔结构的影响

分别以煤沥青、石油中间相沥青和AR沥青为前驱体制备炭泡沫材料。采用GPC测定前驱体分子量,SEM观察所制炭泡沫的孔结构,光学显微镜测量所制炭泡沫的孔径及其分布。结果发现,由于煤焦油沥青不含中间相,且QI含量较高,导致在实验条件下不能直接制备出合格的炭泡沫。以石油中间相沥青和AR沥青为原料均能制备出具有分布均匀开孔结构,且微观各向异性的炭泡沫。由AR沥青制备的炭泡沫呈现平均孔径较小(212μm)、孔壁较薄、孔径分布较窄(180μm~300μm)、开孔率较高、以及韧带排列较规整等特点,表明低QI含量、低分子量且分布较窄的前驱体有利于发泡。     

超临界流体制备中间相沥青泡沫炭及其导热性能研究

以奈系中间相沥青为原料,在初始压力2.0～4.0MPa的范围内,利用甲苯作为超临界溶剂制备中间相沥青基泡沫,并经氧化炭化和石墨化获得了三维网状结构的泡沫炭,利用扫描电镜、x射线衍射、激光导热测定仪分析了泡沫碳的结构和导热性能,研究了泡沫炭结构与其导热性能的关系.结果表明,不同条件下所制备得到的泡沫炭泡孔结构和孔分布的不同对导热系数影响较大,在2350℃下石墨化后导热系数达到42(W/mK).