分子筛碳膜的制备

以含六次甲基四胺的热塑性酚醛树脂的乙醇溶液为涂膜液,采用浸渍法在支撑体原膜上涂膜,干燥后一步碳化制备了分子筛碳膜,有效地解决了碳膜制备中分离层易产生针眼﹑裂纹的问题,扫描电镜显示分离层与支撑体结合良好,膜表面光滑无缺陷,所制碳膜H2/CH4的分离系数达到171, H2/N2的分离系数达到74. 实验发现,涂膜液性质、支撑体的孔径以及表面粗糙度、浸渍时间对碳膜的性能有显著影响. 碳膜分离气体的机理主要为分子筛分.     

中孔碳孔径及有序性影响因素

以表面活性剂F127为模板剂制备了有序中孔碳材料,研究了影响中孔碳孔径分布及有序性的各工艺参数,采用XRD, SEM, TEM和N2吸/脱附等手段对有序中孔碳进行了表征. 结果表明,F127用量、反应温度、搅拌时间、碳化温度和碳化升温速率等因素直接影响中孔碳结构的有序性及孔径分布. F127用量为40%、反应温度40℃、搅拌时间30 min、碳化温度800℃、升温速率1℃/min时,所得中孔碳有序性好且孔径分布比较集中.     

Sn/碳多孔复合材料的制备与储锂性能

通过高温煅烧乙二胺四乙酸二钠和四氯化锡混合物,制备了Sn/碳多孔复合材料。用X射线衍射和扫描电镜对材料的物相组成和形貌进行了表征,用循环伏安和恒流充放电技术测试了材料的储锂性能。结果表明:Sn/碳多孔复合材料呈多层夹心结构,作为锂离子电池负极材料经过100次充放电循环,可逆比容量保持在767 m Ah/g,在1C倍率下容量达到391 m Ah/g。     

缝合工艺在碳/碳复合材料的应用

研究了不同缝合间距和不同碳布对碳/碳缝合复合材料力学性能的影响.结果 表明:在相同缝合间距下,缝合预制体的单元层厚度越薄,其碳/碳复合材料的综合性能越优异,且相比单元层性能,单元层厚度对其碳/碳复合材料的性能影响更显著;随着缝合间距变小,碳/碳复合材料拉伸强度整体呈现下降趋势,且降低幅度均增大,弯曲强度和层间强度呈现增加趋势,且增加幅度均增大.     

碳/碳复合材料的发展及应用研究

碳/碳复合材料作为新型结构材料具有优异的力学性能、低热膨胀系数、耐热冲击以及耐烧蚀等优异性能,在较宽的温域范围内拥有较好的抗蠕变性能和较高的强度保留率,是新材料领域重点研究和开发的一类战略性高技术材料。本文阐述了碳/碳复合材料的优势以及综述了碳/碳复合材料的发展阶段,重点针对航空航天、光伏产业、汽车、半导体、工业领域以及生物医学等领域进行应用探索,本文认为碳/碳复合材料正从过去的双元复合逐步向多元复合的方向发展,未来碳/碳复合材料会向多功能复合材料方向发展,其应用领域也将更加广泛。     

碳化法制备酚醛树脂基微滤碳膜

以高含碳热塑性酚醛树脂为原料,通过碳化制备了酚醛树脂基微滤碳膜,考察了碳化条件,包括碳化终温、升温速率、恒温时间和保护气流速对膜的平均孔径、孔径分布和气体透量的影响. 对碳膜进行了CO2活化处理,考察了活化条件对碳膜性能的影响. 用热重分析考察了碳膜碳化失重,用泡点法测量了其孔径分布. 实验结果表明,随着碳化终温的升高,碳膜的平均孔径和气体透量均减小,当碳化终温从650℃升高到950℃时,碳膜的平均孔径从0.61 mm下降到0.54 mm,气体透量从1.84′10-5 mol/(m2×s×Pa)下降到1.14′10-5 mol/(m2×s×Pa). 350℃碳化温度得到的碳膜爆破强度最低,随着碳化温度的升高爆破强度增加. 升温速率、恒温时间和保护气流速对碳膜性能影响不大. 活化导致膜孔径变大,当CO2浓度从12.5%增加到50%时,碳膜的平均孔径从1.54 mm增大到1.96 mm,气体透量从7.0′10-5 mol/(m2×s×Pa)增大到1.68′10-4 mol/(m2×s×Pa).     

热解碳界面层对碳＼碳化硅复合材料拉伸性能的影响

本文研究了用化学气相渗工艺的均热法制备炭纤维增强碳化硅（Ｃ／ＳｉＣ）复合材料，其中有部分材料在沉积碳化硅之前先沉积少量热解碳，以作为界面层。对有界面层和无界面层的材料进行了拉伸试验。用金相显微镜和扫描电镜观察了材料微观结构及继口形貌。结果表明，Ｃ／ＳｉＣ材料力学性能主要取决于纤维与基体的界面。有热解碳界面层的Ｃ／ＳｉＣ材料，在拉伸断裂时出现大范围脱粘，断口类似毛刷，材料强度大，断裂功也大，有很大的     

碳材料在燃料电池元件之应用

碳材料在组成燃料电池的质子交换膜、触媒、双极板和气体扩散层四大零组件中,扮演着不可或缺的角色,如触媒的载体,双极板,尤其在气体扩散层中,更是其主要的成分.目前逢甲大学已研发出新型燃料电池气体扩散层,经许多年之努力已向世界各国申请了5项有关气体扩散层之碳布及碳纸专利,在2007年3月的时候,技术转移给碳能科技股份有限公司,协助研发使其碳布及碳纸可作为燃料电池元件之应用,并且也可将碳布及碳纸使用于复合材料之补强材,更可以用为电磁波遮蔽材.     

三向碳／碳复合材料的高温断裂特征

研究了在机械/热模拟机上完成的三向编织碳/碳复合材料的高温拉伸力学性能实验及高温断裂特征。同时对断口形态进行了分析。实验结果表明:碳/碳复合材料在高温(1600～3000℃)拉伸曲线特征不同于它在较低温度及室温的特征。拉伸强度随温度的增高而增加,在2400℃时达到最大值,而后随温度增高而降低。断裂应变是随温度的增高而增加。断口分析发现碳/碳复合材料在高温下的断口组织要比低温光滑,且拉出纤维比低温少。     

沉积温度对碳/碳复合材料密度均匀性的影响

采用快速化学液相气化渗透法制备了二维碳／碳复合材料。用Leica定量金相分析仪及Archimedes排水法测定了不同沉积温度制备的样品沿径向的孔隙率及密度分布，同时用扫描电子显微镜观察了样品的低倍形貌及孔隙率分布。实验结果表明：定量金相观察计算得到的孔隙率值略大于排水法测得的孔隙率值；当沉积温度≤1200℃，随着沉积温度的升高，沉积得到的材料残留孔隙率降低，密度升高，样品沿径向密度分布比较均匀，基本上不存在密度梯度或分布不均匀现象。沉积温度为1250℃时，孔隙分布也比较均匀，但样品内残留孔隙较多且大。     

碳／碳化硅复合材料的结构与性能

一、前言 碳/碳(C/C)复合材料仍属于碳素材料,它克服了石墨材料的某些缺点。具有强度高、抗热震性能好等优点,因而在一些工业部门得到广泛应用。随着对C/C材料性能的改进和人们对它不断深入的了解,其使用范围在不断扩大。抗氧化性能差和容易磨损是它的重要弱点。 碳化硅(SiC)是一种力学性能较好(强度、硬度)、在1000～1500℃范围内抗氧化性能好的材料,其密度较低,与碳有良好的物理化学匹配性,因此,用SiC来改进     

碳材料吸附脱除二氧化硫性能的影响因素

选用了7种不同物理化学特性的碳材料,分别为活性炭-1 (比表面积1779m²/g)、活性炭-2 (比表面积970m²/g)、多孔纳米炭-1 (平均孔径14nm)、多孔纳米炭-2 (平均孔径85nm)、多孔纳米炭-3 (平均孔径4.7nm,掺氮)、多孔纳米炭-4 (平均孔径4.1nm,不掺氮)和纳米碳纤维。在对比这7种不同的碳材料的物理化学特性与其脱硫性能的基础上,研究材料的物理化学特性、脱硫温度、反应空速等因素对碳材料吸附脱除SO₂性能的影响。结果表明,碳材料吸附脱除SO₂的性能受材料的比表面积、孔隙结构、表面官能团、脱硫温度和反应空速的综合影响。不同的碳材料中,材料的孔隙结构和表面官能团对材料的脱硫性能影响很大,以微孔结构为主的碳材料SO₂去除率较高,以介孔结构为主的碳材料脱硫容量较高;随着脱硫温度升高,碳材料的吸附脱硫性能降低;随着反应空速降低,碳材料的吸附脱硫性能升高。本研究中,多孔纳米炭NCP-10的吸附脱除SO₂性能最好,能在室温下保持100%的...     

不锈钢表面电镀金及真空镀氮化碳多层膜研究

根据燃料电池电极片的技术要求,在不锈钢电极片表面实现电镀金和真空镀氮化碳多层膜。基于基层镀镍的工艺条件,研究了镀金溶液p H对镀层色泽的影响,电流密度对镀金沉积速度的影响,盐雾试验与镀层厚度关系,温度对镀金层电阻率的影响,获得了镀金的最优配方和工艺。开展了不合格镀金层的退除及金的回收研究,基于真空镀氮化碳薄膜工艺条件,对多层膜的表面形貌进行了表征,多层膜显著提高耐蚀性能的同时具有较好的结合力。多层膜制备与工艺研究将进一步扩大其在各领域中的应用。     

焦粉基碳吸附材料对含铜废水处理研究

用硝酸预氧化焦粉、氯化锌化学活化法制备了焦粉基碳吸附材料。静态法考察了焦粉基碳吸附材料对水中铜离子的吸附工艺参数、吸附模型、温度对吸附过程的影响。研究表明：焦粉基碳吸附材料对水中铜离子的吸附工艺参数为：铜离子溶液浓度80mg／L、吸附平衡时间50min、吸附温度为40℃、pH为5．0～6．0;该吸附过程符合Langmuir型吸附模型;温度升高有利于焦粉基碳吸附材料对铜离子的吸附,表明该吸附为吸热过程。     

陶／碳材料自愈合抗氧化

碳材料以及碳／碳复合材料，是一种在高温下使用仍具有优良性能的结构材料。但是在高温下，如超过500℃，它却因易于被氧化而受到限制，仅能用于非氧存在的惰性环境之中。因此，人们对碳材料及碳／碳复合材料在高温下的抗氧化性保护产生了极大兴趣，并发现了具有较好保护性的硼硅酸盐玻璃。本文对此进行了研究，并对羊干、熔块对形成硼 硅酸盐的膜的影响作了实验。     

熔盐体系组成对二氧化碳电化学合成新型碳材料形貌影响

以碳酸盐为电解质,以铁、镍、镍铬合金等廉价金属材料为电极,研究构建了高温熔盐电解池,将CO₂一步法转化为新型碳材料,并考察了熔盐组成及配比、电解温度、电流密度、电极材料等实验条件对碳材料形貌结构的影响。采用X射线能谱分析仪（EDS）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、比表面积测试仪（BET）、X射线衍射仪（XRD）及拉曼光谱仪（Raman）等手段对碳材料的元素组成、形貌结构、比表面积、结晶度、有序度等特性进行表征分析。研究结果表明,450～600℃温度范围内,电解多元混合熔盐体系主要生成无定形碳;同时,电解温度、电流密度、电解质组成及配比等对碳产物的比表面积具有明显影响;通过改变电解质体系,辅以调控电流密度及电解温度等实验参数,可实现碳纳米管、碳球及蜂窝状多孔碳等特定形貌碳材料的可控合成,其中碳纳米管的石墨化程度较高,且由碳原子组成的层状六方石墨晶体排列规则有序。     

耐高温碳—石墨密封材料的研究

随着我国石油化学工业的迅速发展,碳石墨机械密封的应用范围日趋广泛,传统的碳石墨浸渍有机高分子树脂,虽然具有较好的密封性能,但因使用温度低而受到限制:用浸渍金属的办法能提高使用温度,但投资大、设备复杂、成本高。这里叙述的是用无机高分子材料浸渍碳石墨制品,试验证明其特点是在高温下具有良好的密封性、摩擦系数小、成本低廉,作为高温密封材料,有着广泛的前途。     

气相沉积碳包覆磷酸铁锂的制备及性能

磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料,具有原材料来源丰富、价格低廉、对环境友好等特点.包覆碳及加碳制成复合材料是提高LiFePO4材料电导率的有效方法之一.实验中以苯为碳源,采用化学气相沉积方法在固相反应法制备LiFcPO4材料的过程中对材料表面进行碳包覆.用X射线衍射分析,扫描电镜和透射电镜对碳包覆LiFePO4材料的结构形貌进行了表征.用电池测试系统对其电化学性能进行了研究.结果表明:以苯为碳源的化学气相沉积方法合成的LiFePO4材料的平均粒径为200nm,材料表面均匀地包覆了4～5nm厚的碳层·电化学性能测试表明:碳包覆LiFePO4在O.1C倍率下放电容量达到151.6mAh/g,1 C放电容量达到125.8mAh/g,体现了良好的倍率放电特性和循环性能.     

玻/碳混杂复合材料动态拉伸数值模拟研究

复合材料的动态力学性能数值模拟研究对优化结构设计、提高应用安全性有重要意义。本文采用ABAQUS有限元分析软件对玻/碳单轴向经编织物增强复合材料的动态拉伸进行模拟分析,设计了五种铺层方式,分析铺层角对材料力学性能的影响。研究结果表明,该材料属于应变率敏感性材料,拉伸强度随应变率的增加而增加,但失效应变的应变率效应受到铺层角度的影响。同时在不同的应变速率拉伸下,碳纤铺层角为0°时材料的拉伸强度最佳,碳纤铺层角为90°时材料的失效应变最大。     

膜法碳捕集技术——研究现状及展望

碳捕集是实现CO₂减排的重要技术手段之一。在众多碳捕集技术中,膜分离技术具有操作简单、能耗低、环境污染小等优势,吸引了广泛关注。完整的膜法捕集CO₂技术研究链条包括膜材料开发、分离膜规模化制备、膜组件研制和膜分离工艺及装置的设计建造。本文针对膜法碳捕集技术链的四个环节,总结对比了国内外技术水平和研究进展,分析了碳捕集膜从实验室研究到工业放大的瓶颈问题,并对本文作者课题组在各个技术环节所积累的研究成果进行了综述。在此基础上,对进一步提高膜法碳捕集技术水平的研究方向进行了展望。