碳基纳米孔材料研究进展

1前言 多孔碳是一种多孔性含碳物质，具有高度发达的孔隙结构。传统的活性碳、超级活性碳、活性碳纤维、碳分子筛等都属于多孔碳的范畴。多孔碳的孔结构，是指由不同大小的单一粒子或由其聚集构成的二次结构组成的超微粒子围绕而成的孔隙。多孔碳的孔径分布较宽广，按照国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的分类，多孔碳的孔大小分为：大于50nm的大孔，2—50nm的介孔，小于2nm的微孔。     

FeAl多孔膜材料的制备及高温抗氧化性能

以大通量、大孔径的FeAl金属间化合物多孔材料作支撑体,在其上制备1层小孔径的同质FeAl多孔膜,得到均质FeAl金属间化合物多孔膜材料。采用SEM和孔结构测试,研究膜层厚度对FeAl多孔膜材料最终孔结构参数的影响,并对FeAl膜材料的高温抗氧化性能进行研究。结果表明:所制FeAl多孔膜材料表面平整,无裂纹等缺陷;随膜层厚度的增加,FeAl多孔膜材料的最大孔径、透气度均降低,相对于支撑体,膜厚为120μm时的最大孔径从11.7μm减小至9.3μm,透气度减小幅度为45.2%。FeAl多孔膜材料具有优异的高温抗氧化性能,经550℃循环氧化40 h后,膜厚分别为120、180和260μm的试样的质量变化率仅分别为1.87%、1.25%和0.25%。     

生物质多孔碳基复合相变材料制备及性能

目前,通过多孔高导热载体与相变材料复合的方式提升有机复合相变材料综合性能的方法得到广泛应用。多孔碳作为负载能力强,导热性能良好的载体材料成为研究的热点,但如何绿色、廉价、简易地制备出该类载体仍是研究的难点。本文以天然生物质材料松木和竹木为碳源,在梯度温度和氮气气氛下热处理,使生物质材料碳化并进一步发生石墨化转变,制备出生物质天然孔道结构的多孔高导热碳基载体材料。采用真空熔融浸渍法将有机相变材料石蜡和多孔碳基载体材料进行高效复合,制备得到生物质多孔碳/石蜡复合相变材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、同步热分析仪（TGA）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、压汞分析仪（MIP）、差示扫描量热仪（DSC）、激光导热仪对载体材料及复合相变材料进行结构表征和性能测试。测试结果表明:生物质多孔碳载体材料孔道结构保存完好,石墨化转变明显,保证了有机相变芯材的高效稳定负载。传热效率上,相比于纯石蜡芯材,以松木和竹木为碳源制得的多孔碳/石蜡复合相变材料热导率分别提高了100%和216%,达到了0.48 W·m?1·K?1和0.76 W·m?1·K?1。在此基础上,通过对比松木和竹木为原料制得的复合相变材料的芯材负载量,相变焓值,热导率的变化,进一步探讨了生物质结构对复合相变材料性能的影响机制。      

熔渗钼铜合金的制备及热学性能

本文采用多孔钼骨架熔渗铜的方法制备了铜含量在15％-30％（质量分数）的钼铜复合材料。通过SEM对其骨架的微观形貌及金相组织进行了观察,并对其热膨胀系数及热导率进行了测试。结果表明,钼骨架形貌、熔渗温度是影响钼铜合金熔渗的主要因素。添加剂添加会使钼骨架孔隙形貌平滑圆润,有利于熔渗进行。在1350℃下熔渗制备的钼铜合金微观组织均匀,表现出优异的热学性能。     

纳米碳材料在耐火材料上的研究进展

由于纳米碳材料具有优异的力学性能、稳定的化学性能和热稳定性,因此纳米碳材料迅速成为广大研究者的研究热点并在诸多领域显示出广阔的应用前景。目前,纳米碳材料在耐火材料中的应用已取得了诸多的科研成果。文中总结了利用纳米碳材料改善耐火材料力学性能的研究成果,介绍了在耐火材料中引入纳米碳材料的方法,比如直接添加法和原位生长法。对比了不同引入纳米碳材料方法的优缺点。并对纳米碳材料在耐火材料行业的应用前景与发展趋势进行了展望。      

太阳能蒸汽发生装置及碳基光热转换材料研究进展

能源的消耗一直是困扰人们的一个问题,大约80%左右的能源属于不可再生能源,而这当中化石燃料有着主导地位,自从工业革命以来,经过多年的开采,化石燃料越来越少,清洁能源的开发受到了广泛的关注。太阳变成了重要的能源提供中心,为此各类光热转换材料逐渐被开发出来。在这些材料当中,碳基材料由于其本身自带的大量优点如材料便宜,吸光性能较高,具有热稳定性等,被广泛应用在太阳能光热转换器中,因此着重介绍了碳基材料作为太阳能光热转换材料的应用研究发展。     

微生物燃料电池碳基阳极材料的研究进展

微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是一种绿色能源技术,通过微生物的催化氧化代谢污水中的有机物同时产生电能,具有清洁环境和产电的双重优势,为可生物降解及可循环利用的废弃物转变成清洁能源提供了潜在的机会,在环境治理和能源利用方面表现出较好的应用前景。然而,目前相对较低的产电效率限制了MFCs的实际应用,其中阳极电极是产电微生物富集和传递电子的重要场所,与电池极化、电子导电性、生物相容性密切相关,是影响电池性能和运行成本的关键因素。碳纳米材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率高、成本低等特点,被认为是微生物燃料电池重要的阳极材料,得到了广泛的研究和关注。本文主要从阳极电极种类、电极结构设计和电极材料改性等方面总结改善电极生物相容性、增加产电微生物附着量、提高反应活性位点的方法,并对提高产电性能的机理进行论述。最后对碳基电极材料进行展望,以期为制备高电化学活性的阳极材料提供理论指导。      

杨絮衍生的生物质碳材料的储钠性能研究

以可持续的生物质为前驱体的碳材料具有成本低、可再生、资源丰富和环境友好的特点,将其作为下一代钠离子电池的负极材料极具发展的可持续性。以生物质为来源的碳材料一般为硬碳,其空间碳原子层排列无序且不连续,并易形成大量空隙,可为离子存储提供丰富的反应活性位点。利用制备时间短、反应易控的草酸钾高温刻蚀法制备并以杨絮前驱体碳化得到的三维材料,拥有良好的导电性、较大的比表面积和发达的三维空间结构,有利于与电解液的接触与渗透,减小离子传输距离。杨絮衍生的生物质碳材料作为钠离子电池负极材料,表现出优异的电化学性能：在2 A/g的电流密度下循环400圈后的比容量为150 mAh/g;且在10 A/g的电流密度下,该材料依然拥有将近110 mAh/g的比容量,展现了良好的循环性能和倍率性能,为将生物质碳材料作为高储存能力和长寿命的钠离子电池负极的持续开发和实际应用提供了实验依据。     

在硅基底上沉积非晶态碳膜及其光学性能

本文介绍了用射频等离子体化学气相沉积的方法,在硅基底上制备得到具有优异性能的非晶态碳膜。该膜对硅基底有很好的耐磨损和抗反射作用。     

镁质复合滑板材料与铝锆碳滑板材料性能比较

利用实验室感应炉炼钢装置,在同等条件下将镁质复合滑板材料和铝锆碳滑板材料镶嵌在感应炉中,模拟滑板在滑动水口装置中的使用情况,比较两种材质滑板材料的高温使用性能.结果发现:这种镁质复合滑板材料与现在广泛使用的铝锆碳质滑板材料相比具有显著的抗钢水侵蚀性.     

多晶硅用Fe基高温气体净化膜材料制备及性能研究

为满足多晶硅行业生产中高温含尘气体过滤的需求,本文开展了Fe基高温气体净化膜材料成形和烧结工艺研究,获得了支撑体以及微滤膜层的最佳制备工艺。结果表明:本实验选用的Fe基粉末采用气氛烧结的最佳烧结温度为1 280℃,在该温度下所获样品的耐压强度为113.82 MPa,相对透气系数223.84 m3/m2·KPa·h,通过粉末湿法喷涂技术制备了金属微滤膜层,获得的Fe金属微滤膜元件对于1μm的气体粉尘过滤效率可达98%以上,完全满足了多晶硅等行业生产中高温含尘气体净化分离的需求。     

锂离子二次电池非碳负极材料的研究进展

综述了现代锂离子二次电池负极材料研究的四个重点方向--含锂过渡金属氮化物、锡氧化物、过渡金属氧化物和钒基复合氧化物,并系统地阐述了这四种非碳负极材料的嵌脱机理、性能特点及近期的研究现状. 锂离子二次电池;非碳负极材料;嵌脱机理;金属间化合物     

稀土碳锰纯净钢表面钝化膜性能研究

探讨了研究稀土碳锰纯净钢表面钝化膜性能的电化学方法,实验表明恒电位极化过程中钝化区的电流和电量可以作为钝化膜性能的表征参量。镧和铈影响碳锰纯净钢的表面钝化能力,改善钝化膜性能的适宜含量大约为镧0.011%、铈0.034%。     

镁碳纳米储氢材料的制备及其性能的研究

用镁与炭化无烟煤混合后进行充氢球磨的方法,制备镁碳储氢材料。运用扫描电镜和透射电镜对储氢材料的粒径、微观形貌及晶形结构进行了表征,运用热重分析仪和差示扫描量热仪对材料的吸放氢性能进行了测试。实验发现,在镁中添加碳进行充氢球磨时,可以在5h内使粒径达到50-100nm。随着碳添加量的增大,镁碳储氢材料的储氢量下降,放氢温度升高。材料Mg3.0C2.0(碳添加量40%)的储氢量2.61%,放氢温度295℃。活性金属Mo对镁碳材料吸放氢性能有着明显的改善作用。     

碳的形态对烧结Fe-Cu-C系材料性能的影响

为了研究碳对粉末冶金铁基材料性能的影响,以Fe粉、Cu粉和C粉为原料,在950℃、50MPa条件下放电等离子烧结制备Fe-Cu-C材料.采用扫描电镜、力学万能实验机和洛氏硬度仪对烧结体的微观组织、抗拉强度、抗弯强度和硬度进行了表征,研究了碳的含量、粒度及形态对材料性能的影响,并对比研究了放电等离子烧结和热压试样的性能....     

镁钙材料抗水化性能的研究进展

在镁钙材料晶体结构和水化反应热力学的基础上，结合自己的工作，综述了国内外对镁钙材料抗水化性能的近年研究。     

包覆碳对LiFePO4正极材料性能的影响

采用二步固相法在750℃、24h的条件下合成了纯相的和包覆碳的LiFePO4锂离子正极材料,研究了包覆碳对材料性能的影响,并结合XRD、SEM和充放电测试等手段对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了分析。实验结果表明：LiFePO4／C正极材料具有更小的粒径和更紧密的颗粒分布,其中包覆碳为5％的材料电化学性能最好,首次放电比容量有129．6mAh／g,分别以0．2mA和1．0mA的电流充放电循环10次后其比容量保持在120．7mAh／g和92．0mAh／g,保持率分别达100．9％和95．2％。     

Sialon含量对镁碳材料抗渣性能的影响

采用静态坩锅法研究了Sialon含量对镁碳材料抗渣性的影响.结果表明:镁碳材料的侵蚀速率随Sialon含量的增加先降低后增加,Sialon量为3%时侵蚀速率最低,抗渣侵蚀性能最好.     

Sialon含量对镁碳材料抗渣性能的影响

采用静态坩锅法研究了Sialon含量对镁碳材料抗渣性的影响。结果表明：镁碳材料的侵蚀速率随Sialon含量的增加先降低后增加，Sialon量为3％时侵蚀速率最低，抗渣侵蚀性能最好。