同步氢化/热缩聚法制备中间相沥青

通过同步氢化/热缩聚反应,制得中间相沥青（MP）;重点研究了四氢萘（THN）用量对MP性质的影响。研究表明THN增加,MP的软化点（SP）随之降低,H/C随之提高,不溶分随之减少;偏振光显微镜研究表明THN用量少于8%时,MP的形貌为分布不均的各向异性与各向同性两种沥青的混合物;而随着THN的增加,各向异性沥青逐渐趋于以中间相小球形态,并且较为均匀地分布到各向同性沥青基质之中。MP经保温处理后,纺丝性能得到改善,最终制得横截面呈无规结构的沥青基碳纤维。     

用于高性能碳纤维的中间相沥青

用溶剂分离法制备适用于高性能碳纤维的中间相沥青。从加氢煤焦油沥青的丙酮不溶份,可得到具有可纺性良好的中间相沥青。从这种沥青得到的碳纤维要比按常规的热处理方法得到的碳纤维显示出更好的性能。碳纤维的抗拉强度大于4.5GPa,弹性模量大于600GPa。用元素分析、溶剂抽提分析、红外光谱仪来检测由溶剂分离法制得的中间相沥青(SFMP)与由常规的热处理法制得的中间相沥青(HTMP)之间的差别,也可以用偏光显微镜和~(13)C-核磁共振仪来估测SFMP和HTMP中的中间相(定向分子)含量。元素分析、溶剂抽提分析、红外光谱仪的结果表明,SFMP的脂肪族结构高于HTMP,并认为HTMP比SFMP含有较高分子量的组分。用偏光显微镜估测两种沥青的中间相含量均接近100%,但是对于SFMP在~(13)-CNMR中的中间相信号强度高于HTMP。     

煤焦油沥青制备中间相

煤焦油沥青在微型高压釜中、氮气氛下,通过改变反应温度和停留时间,制取了中间相沥青(MP)。采用FTIR、偏光显微镜、XRD和SEM对MP进行了表征,表明煤焦油沥青经脱氢缩合反应转变成MP。其最佳反应条件为400℃、7h。     

中间相沥青碳纤维裂纹分析

采用扫描电子显微镜等仪器分析了中间相沥青初生纤维、不熔化纤维及碳化纤维的表面形态结构以及裂纹对碳化纤维力学性能的影响,探讨了中间相沥青经纺丝,不熔化处理及碳化处理过程产生裂纹缺陷的因素。     

水性中间相沥青的制备研究

以煤焦油沥青为原料,以浓硫酸和浓硝酸为氧化剂,可得到易溶于碱性水溶液的水性中间相沥青。详细考察了沥青氧化条件对水性中间相沥青收率的影响,以及水性中间相沥青的元素和官能团组成。结果发现,反应温度、浓硫酸和浓硝酸的比例对水性中间相沥青收率影响存在一优化值,而反应时间、浓硫酸和浓硝酸的用量对水性中间相沥青收率先是线性的,当达到一定值后水性中间相沥青的收纺基本恒定。水性中间相沥青的组成是复杂的,根据其中化合物含氧官能团的数量和性质,它们可分别在不同pH值条件下制备而得。     

萘基中间相沥青制备碳纤维

采用3种不同反应程度的萘基中间相沥青制备碳纤维,通过元素分析、族组成、热重、红外光谱、扫描电镜等,对其性能、结构进行剖析.同时对沥青聚合反应程度、可纺性、碳纤维(1000℃)性能与结构三者内在联系进行探讨.结果表明,各向异性含量80%～100%的萘基中间相沥青存在一热稳定温度区间,随着聚合反应的加深,此区间变化不大,但...     

大直径中间相沥青纤维的不熔化处理

用热重分析法研究沥青纤维预氧化过程，确定了氧化反应的最低温度，在低于软化点的温度下预氧化，使不熔化处理由扩散控制变为化学反应控制，有效地改善了氧化均匀性和碳纤维结构，提高了力学性能。     

石油沥青制备中间相沥青

研究了以兰化产石油沥青为原料制备中间相沥青的反应条件。借助红外分析探讨了反应时间、反应温度对制备中间相沥青反应历程的影响 ,确定了较为合适的反应条件 :1)反应温度在 370 - 380℃范围较合适 ;2 )若反应在相对较低的温度 370℃下进行 ,反应时间应在 2 6小时以上 ;3)若反应在 380℃下进行 ,反应时间应为 8- 16小时     

印刻法制备中间相沥青基中孔炭

用中间相沥青作碳源,硅胶水溶液作造孔剂,采用胶体印刻法制得一系列中孔碳。实验发现当适量纳米级硅源添加到中间相沥青中,会在彼此颗粒间形成一定的纳米孔道,从而导致中间相沥青在炭化过程中没有沥青由固相向液相转化的过程。结果表明：碳硅比、印刻温度以及中间相沥青的基本物化性质都将对中孔碳的孔结构发生重要影响。且制得比表面积和孔容分别为482m2/g和1.62cm3/g的中孔碳。     

中间相沥青碳纤维径向辐射结构形成机理研究

中间相沥青碳纤维(MPCF)由于沥青分子沿轴向高度取向,其径向结构容易呈现辐射状态.为研究辐射形成机理,研究了相同的不熔化沥青纤维在不同炭化温度下得到的中间相沥青碳纤维的径向结构.通过SEM,DSC,XRD,FT-IR以及强度测试表征发现,在不熔化纤维和较低炭化温度得到的碳纤维内部沥青分子通过含氧官能团交联,结构致密,...     

SiO2气凝胶/中间相沥青基泡沫炭复合材料的制备与表征

以正硅酸乙酯、乙醇和去离子水为原料,采用溶胶-凝胶法制备了SiO2溶胶;并以煤沥青为原料,采用自挥发发泡法制备了中间相沥青基泡沫炭。然后采用浸渍工艺将SiO2溶胶和中间相沥青基泡沫炭在常压下进行复合,制备了SiO2气凝胶/中间相沥青基泡沫炭复合隔热材料。利用XRD、SEM、热导仪和万能试验机等设备分别研究了SiO2气凝胶、中间相沥青基泡沫炭以及SiO2气凝胶/中间相沥青基泡沫炭复合材料的结构和性能。结果表明,所制备的复合材料具有一定的力学性能,同时其隔热性能优于单一泡沫炭的隔热性能,有望成为一种新型的隔热材料。     

沥青过渡层对C/C复合材料力学性能的影响

在2D碳／碳（C／C）复合材料的碳纤维与基体热解碳间引入中间相沥青做过渡层，研究了中间相沥青的引入对C／C复合材料力学性能的影响．结果表明，与没有过渡层，普通沥青做过渡层、中间相沥青做过渡层的三类C／C复合材料比较．采用沥青做过渡层可以提高复合材料的力学性能，采用中间相沥青做过渡层制备的C／C复合材料的弯曲强度比采用普通沥青做过渡层提高44％，剪切强度提高15％．中间相沥青的引入可以使碳纤维束间和束内的结合强度不同，从而使基体断裂产生的裂纹扩散时发生偏转，复合材料的强度和韧性同时得到提高．     

高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构分析

中间相沥青基炭纤维具有低电阻、高导热特性,是目前最具发展前景的功能型导热、散热材料,但是国内对其微观结构和性能的研究报道较少。对国外高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构和形貌进行了分析,同时将实验室研发的不同截面形状中间相沥青基炭纤维进行比较。研究结果表明中间相沥青基炭纤维具有的高导热特性源于其内部三维有序堆积的类石墨层状结构和较为完整生长的石墨晶体。热处理温度越高,其类石墨晶体生长越完善,层片取向程度越高。与圆形截面辐射状结构中间相沥青炭纤维相比,带状截面炭纤维有效解决了劈裂问题,其石墨片层间距为0.337nm,层片堆积高度达到26.77nm,轴向热导率高于800W/（m.K）。     

沥青原料对沥青基碳纤维结构与性能的影响

以中间相茶沥青(AR树脂)和各向同性煤沥青(ICP)为原料,系统研究了沥青原料性质与由其制备的碳纤维结构、性能之间的关系.研究表明,AR树脂中的一维有序中间相结构在纺丝中被拉伸,形成不同中间相间的界面,成为应力集中区,在后续碳化过程因应力释放导致纤维开裂而损害其力学性能;而ICP沥青基本为无定形相结构,在纺丝过程中无明...     

Synthesis of fluorescent carbon quantum dots from aqua mesophase pitch and their photocatalytic degradation activity of organic dyes

A synthesis strategy of fluorescent carbon quantum dots (CQDs) with high quantum yield (QY) using aqua mesophase pitch (AMP) as the carbon source has been developed via the hydrothermal method in this study. The hydrothermal temperature and soaking time have important effects on the morphology and QY of CQDs. As-prepared CQDs at 120 °C holding for 24 h (CQDs-120-24) have the uniform size of about 2.8 nm, and the QY can reach 27.6%. The obtained CQDs are successfully modified with ammonia and thionyl chloride, respectively, and they exhibit an excellent photocatalytic performance on degrading rhodamine B (Rh B), methyl blue (MB) and indigo carmine (IC). Importantly, the degradation percentage of N-CQDs on Rh B under natural light for 4 h reaches 97% with the degradation rate constant of 0.02463 min⁻¹ and it can maintain 93% after repetitively used 5 times. The results indicate that these as-prepared CQDs have the potential application in degrading organic dyes.     

On the use of mesophase pitch for the preparation of hierarchical porous carbon monoliths by nanocasting

Abstract

A detailed study is given on the synthesis of a hierarchical porous carbon, possessing both meso- and macropores, using a mesophase pitch (MP) as the carbon precursor. This carbon material is prepared by the nanocasting approach involving the replication of a porous silica monolith (hard templating). While this carbon material has already been tested in energy storage applications, various detailed aspects of its formation and structure are addressed in this study. Scanning electron microscopy (SEM), Hg porosimetry and N₂ physisorption are used to characterize the morphology and porosity of the carbon replica. A novel approach for the detailed analysis of wide-angle x-ray scattering (WAXS) from non-graphitic carbons is applied to quantitatively compare the graphene microstructures of carbons prepared using MP and furfuryl alcohol (FA). This WAXS analysis underlines the importance of the carbon precursor in the synthesis of templated porous carbon materials via the nanocasting route. Our study demonstrates that a mesophase pitch is a superior precursor whenever a high-purity, low-micropore-content and well-developed graphene structure is desired.     

石油沥青对煤焦油沥青焦结构和电性能的影响

为了研究石油沥青(PP)作为煤沥青添加剂对沥青焦结构及导电性能的影响,将精制煤沥青(RCTP)与PP混合共炭化,同时在机械搅拌的作用下制焦,并对共炭化过程中PP和机械作用产生的影响机理进行了探讨和分析.采用偏光显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪、比表面分析仪对所制半焦的结构进行了分析,利用电化学石英晶体微天平及电阻率仪对所制针状焦的性能进行了考察.结果表明:当PP质量分数为10%、搅拌速率为100 r/min、以间歇搅拌方式所制针状焦,其纤维组织占比达到了67.9%,电阻率降为676Ω·mm~2/m,即PP和机械搅拌二者联合作用存在下可显著增加中间相各向异性组织和纤维组织的含量,有利于改善半焦结构,使其结构更加趋于有序,所得针状焦电阻率也得到明显降低.