添加石墨对中间相炭微球制备的影响

以煤焦油沥青为原料，天然鳞片石墨为添加剂，采用聚合法制备中间相炭微球。研究了天然鳞片石墨添加量对中间相炭微球形成及生长的影响，发现在相同热处理条件下，添加石墨有使微球直径减小、分布均匀的趋势。添加一定量的石墨使中问相炭微球的收率增加。     

中间相炭微球的分子动力学模拟与特性研究

对煤焦油中温沥青和煤基氢化沥青生成的中间相小球进行分子动力学模拟,计算结果显示了氢化沥青生成的中间相比煤焦油中温沥青生成的中间相具有更松散的堆砌结构,这能够很好地解释2种中间相的XRD,SEM,甲苯不溶物和MALDI-TOF的实验结果。说明在炭质中间相的计算机模拟中,可以采用统计结果作为分析对象来进行模拟计算,进而对试验结果预判和进行定性的分析。     

中间相炭微球制备及应用概述

中间相炭微球（MCMB）是一种新型的炭材料,拥有杰出的化学稳定性、热稳定性、优良的导电导热性能,已引起人们的广泛关注。本文概述了MCMB的结构与形成机理、各种制备方法。以及在高密度各向同性炭材料、锂离子电池负极材料的应用研究及其最新研究进展;并展望了MCMB的应用和研究前景。     

氯化铝作用下煤沥青基中间相炭微球的形成历程研究

添加1%氯化铝的煤沥青在400℃热处理不同时间,得到一系列不溶于吡啶或丙酮的产物,利用SEM和TEM对所得产物进行表征和分析,结合现有理论,研究氯化铝作用下中间相炭微球的形成历程.结果表明,平面大分子首先在氯化铝附近区域生成并富集,面面层积形成片层单元,片层单元析出非球形颗粒,均相成核,同步生长,最终形成小球体.小球体具有接触但不融并的特性,有望高收率地制备中间相炭微球.     

中间相炭微球研究进展

中间相炭微球是一种新型炭材料，它是在研究中间相的过程中发展起来的，其理论基础是中间相理论。系统地介绍了中间相炭微球的发展过程，制备原料和制备方法，此外，还对中间相炭微球的分析方法，应用领域进行了介绍，并对其发展前景作了预测，指出了几个重要的发展方向。     

中间相炭微球的活化

以煤焦油为原料用热解法制备的中间相炭微球由ＫＯＨ活化,其活化条件为：碱炭比１：１～５：１,活化温度在８５０℃～１０００℃．通过对活性发微球的形态、比表面积和孔结构的分析发现,在９００℃下活化３０ｍｉｎ,碱炭比为５：１时,活性炭的比表面积最大可达３０８０ｍ２／ｇ．活化温度升高时,比表面积先增大而后减小,孔径分布向大的方向漂移．活化时间的影响与活化温度的影响相似．     

热压工艺对沥青/中间相炭微球材料致密度及其性能影响的研究

以中间相炭微球为原料，沥青为粘结剂，通过特定热压烧结工艺对其进行烧结，制得各向同性炭块。研究了沥青加入量及烧结过程中加压过程的不同对炭块的密度和弯曲强度的影响。结果表明，当沥青加入量较低时（＜20％），炭块的密度呈现出随着沥青含量的增加而增大的趋势，其密度最大值为1．79g／cm^3,而炭块的弯曲强度却随沥青的含量有一个极大值为59．6MPa；并且在烧结过程中不至于使炭块开裂的前提下，炭块的密度呈现出随着加压时间的增加而增大的趋势，说明要取得性能良好的整体炭块，需要有一个最佳的沥青含量。     

添加剂对中间相炭微球结构的影响

以石油渣油为原料，分别添加2％的Nl10炭黑和2％的二茂铁制备中间相炭微球，考察了这两种添加剂对中间相炭微球结构的影响。实验结果表明，与添加炭黑制备的中间相炭微球相比，添加二茂铁制备的中间相炭微球结构规整，内部含有α-Fe粒子，在热处理过程中，α-Fe粒子对微球结构的石墨化转变具有催化作用。     

活性中间相炭微球的研究进展

活性中间相炭微球是一种性能优异的新型高比表面积活性炭材料.概述了活性中间相炭微球的制备方法、活化反应机理及其应用进展.     

中间相炭微球的研究进展

中间相炭微球(mesocarbon microbeads,MCMB)具有良好的化学稳定性、优良的导热导电性能,是一种有着极大开发潜力和应用前景的炭材料。本文对中间相炭微球的形成机理及其性能的改进进行了概述,并介绍了其作为锂离子电池负极材料的优势、嵌锂模型、电化学性能的改进方法及其发展趋势。     

喹啉不溶物数量对中间相炭微球形成的影响

喹啉不溶物(QI)数量不同的沥青经热缩聚法制备中间相炭微球(MCMB),研究QI的数量对MCMB形成过程的影响。采用偏光显微镜、扫描电镜分析中间相和MCMB的形貌及结构。结果表明:沥青经QI调配后,MCMB的收率随QI含量增高而增大,粒径变化不大;MCMB洗涤过程中产生的副产沥青可用于优质浸渍剂沥青。     

中间相炭微球乳化-聚合法制备及电化学性能

以石油基各向同性沥青为原料,采用乳化-聚合法制备出一种球形规整、粒径分布较窄的中间相沥青基微球（MPMB-et）。经过预氧化、炭化得到中间相炭微球熟球（MCMB-et）,采用扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）和Raman光谱等分析手段表征了MCMB-et的外部形貌和微观结构,并对微球的储锂性能进行测试,结果表明：MCMB-et具有较大的比表面积（13.35m²/g）、较宽的层间距（0.352nm）和一定的结构无序度（内部类石墨片层堆积结构排列无序）,加快了锂离子在类石墨片层间及活性位点的嵌入和脱出。与直接热缩聚法（MCMB-t）和直接乳化法（MCMB-e）制备的微球相比,MCMB-et在循环性能和倍率性能方面均具有明显的优势,MCMB-et在500mA/g的电流密度下循环100圈仍能保持325.3mAh/g的比容量,并在2A/g的高电流密度下仍能保持240.0mAh/g的比容量。     

乳液法制备中间相炭微球的微观结构及其电化学性能

分别以石油渣油中间相沥青(FCC-MP)和萘系中间相沥青(AR-MP)为原料,采用乳液法制备出两种粒径分布窄、球形圆整的中间相沥青微球(MPMB-1和MPMB-2,粒径约25μm),再经预氧化、碳化、石墨化处理后得到中间相石墨微球(MGMB-1和MGMB-2);采用偏光显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征了乳液法微球的微观结构,结果显示MPMB-1和MPMB-2的内部稠环芳烃大分子片层排列复杂无规则;经2800℃石墨化处理后,MGMB-1和MGMB-2的石墨片层间距d002大于热缩聚法石墨微球(MGMB-3)的d002。对MGMB-1、MGMB-2和MGMB-3进行锂离子二次电池负极性能测试,发现乳液法石墨微球循环性能和库伦效率优于热缩聚法制备的石墨微球,MGMB-1和MGMB-2的首次放电容量分别为305mAh/g和302mAh/g。     

中间相炭微球在锂离子电池负极材料的应用进展

中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势,是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料,但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料,改性修饰和复合材料已然成为目前研发重点。笔者论述了碳结构、表界面和复合材料等微观结构设计对MCMB负极材料电化学性能的影响。从碳堆积结构类型、有序性、层间距以及球体粒径大小等方面,论述了碳结构微观设计对MCMB电化学性能的影响。发现具有乱层结构的MCMB在充放电过程中内部产生应力较小,且碳结构较稳定,具有优异循环稳定性;内部具有大量微孔或碳层间距较大的MCMB,在充放电过程中可提高锂离子在电极中的迁移速率,并提供更多的储锂空间,一般具有优良的充放电比容量和倍率性能;小粒径MCMB具有较短的锂离子迁移路径和随之增加的比表面积,通常具有较好倍率性能,伴随着可逆比容量和充放电效率的衰减。从表界面碳层改性、包覆和掺杂改性等方面,论述了表界面改性对MCMB电化学性能的影响。表面碳层修饰可增加MCMB与电解液的相容性及其比表面积,提高了与电解液的接触面积及贮锂容量,改善了锂离子电池负极材料的电化学性能;另外,MCMB表面包覆一层无定型碳,可避免其表面与电解液直接接触,减少电化学副反应的产生,提升其可逆比容量。从碳活性物质复合材料、非碳活性物质复合材料等方面,论述了复合材料微观结构设计对MCMB电化学性能的影响。碳活性物质可降低MCMB内部碳层结构的有序性,减少锂离子嵌入过程中的内部应力,提升MCMB循环稳定性。非碳活性物质诱导MCMB生成更加有序的碳层结构,提高MCMB的比表面积,从而改善MCMB表面与电解液分子的接触能力及其嵌锂性能,有利于提升MCMB负极材料可逆比容量、循环性能和倍率性能。MCMB具有高碳层间距和多缺陷位点等结构特征,有利于钠离子自由脱嵌,应用于钠离子电池时具有良好的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。MCMB的不规则定向层状结构经活化等处理具有较高比表面积,可应用于超级电容器电极材料。最后提出在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下,从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料将是MCMB负极材料的研究重点。     

Expansion of mesocarbon microbeads

Expanded mesocarbon microbeads (EMCMB) were prepared from graphitized mesocarbon microbeads by a chemical method. The expanded volume of EMCMB was significantly influenced by the reaction time, temperature, weight ratio of sulfuric acid and nitric acid, the maximum value of which was 4.1 ml/g. The morphology and structure characters of MCMB after chemical reaction and expansion were also investigated by SEM, BET and XRD measurements. The results show that the spherical, layered structure of MCMB could be verified convincingly by SEM micrographs of EMCMB, and the values of crystallite parameters of intercalated MCMB and EMCMB such as Lc and La decreased significantly compared with that of pristine MCMB, indicating that the stack height and stack width of carbon layers in a crystallite decreased after intercalation reaction and expansion. Meanwhile, EMCMB with appropriate porosity using as anode material for lithium-ion batteries exhibited an excellent high-rate discharge capacity and good cycle stability at the large current density.     

原生喹啉不溶物对中间相炭微球的影响

系统地分析了原生喹啉不溶物的组成和结构,简要讨论了原生喹啉不溶物对中间相炭微球制备的动力学及其取向的影响机制,并对原生喹啉不溶物相关问题的研究做了展望。     

The role of primary quinoline insoluble on the formation of mesocarbon microbeads

The effects of primary quinoline insoluble (PQI) on the formation process of mesocarbon microbeads (MCMBs) have been investigated through comparison of microstructural characteristics of PQI and MCMBs, which were comprehensively identified by Fourier transform infrared, solid-state ¹³C nuclear magnetic resonance and X-ray diffraction. The results showed that PQI had similar polyaromatic structure to MCMBs in terms of carbon aromaticity, which indicated that PQI could overcome the high energy barrier of a new mesophase formation and decrease the activation energy of MCMBs formation. Thus, it was concluded that PQI could act as the nuclei for mesophase growth. The nucleation of PQI was further justified by the of-course growth of the secondary MCMBs.     

Activation of mesocarbon microbeads with different textures and their application for supercapacitor

Three kinds of mesocarbon microbeads (MCMBs) with different textures were activated by potassium hydroxide at 900 °C and used as electrode materials for supercapacitor. The effects of textures of precursors on electrochemical performances of activated MCMBs were investigated. Nitrogen sorption measurements (at 77 K) showed that three kinds of activated MCMBs possess high specific surface areas (> 2000 m²/g) and different porosity characteristics. MCMB prepared by emulsion method from bulk mesophase pitch (MCMB-e) has an irregular and distorted lamellar structure of oriented aromatic hydrocarbons. The unique texture of MCMB-e leads to the largest specific surface area (2542.8 m²/g) and the highest micropore volume (0.8236 cm³/g) after activation. Galvanostatic charge-discharge results showed that the activated MCMB-e has the highest specific capacitance of 326 F/g at the current density of 20 mA/g and better rate capability in 6 M KOH electrolyte. The good capacitive behavior of the activated MCMB-e may be attributed to the high-surface area, abundant micropores, closed-packed mesopores and macropores, as well as moderate crystal structures.