炭化温度对木质素导电炭石墨化结构的影响

为了分析和探索导电炭在不同炭化温度下石墨化的特性,以Ni（C4H6O4Ni·4H2O）为催化剂,木质素为原料,催化炭化制备生物质导电炭.通过X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和拉曼光谱分析手段对导电炭石墨化结构进行表征.结果表明,当木质素炭化温度为500 ℃时,可能开始出现石墨化现象,温度升高,D峰的半峰宽逐渐减小,两峰积分面积比值R值逐渐减小,石墨化程度更高,结晶更完整.炭化温度在1 100 ℃时,电阻率能达到0078 Ω·cm,石墨化度达到837％.炭化温度越高,导电炭的电阻率越小,层间距越小,石墨状微晶结晶度越高,d002晶面间的层间距越接近石墨d002层间距.     

热处理温度对炭／炭复合材料性能的影响

对同一种炭／炭复合材料，经过不同温度的最终热处理后的微观结构、石墨化度和抗弯强度进行了对比研究．研究结果表明：随着最终热处理温度的升高，在偏振光下，易石墨化的热解炭光学活性增强，而难石墨化的热解炭微观结构几乎没有变化；炭／炭复合材料的晶粒逐渐长大，层面间距逐渐缩小，石墨化度有较大幅度的提高；同时，由于基体炭与炭纤堆的热膨胀系数存在差别，随着热处理温度的升高，基体与增强纤维的的结合强度降低，使炭／炭复合材料的抗弯强度降低，但材料的应变性增强，材料的断裂形式由脆断转为假塑性断裂.     

热解碳结构对炭／炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过控制化学气相沉积工艺条件，得到粗糙层，光滑层，过渡结构，各向同性等几种具有不同微观结构的热解炭，通过金相观察，石墨化度，摩擦磨损性能的测试，得出：热解碳的微观结构对炭／炭复合材料的摩擦损性能有较大影响；制动过程中形成的薄膜使摩擦因数降低，粗糙层结构的炭／炭复合材料石墨化程度高，摩擦因数高，线型平稳，且随着压力的增加，其力矩上升明显，是一种优良的摩擦材料，光滑层结构的炭／炭复合材料石墨化度低，摩擦因数低，磨损小。     

炭／炭复合材料的摩擦磨损性能

选取由CVD预增密至一定密度，再进行树脂浸渍／炭化补充增密至1.85g/cm^3的炭／炭复合材料作摩擦环试样。测试了该试样在一系列刹车速度时的摩擦磨损性能，并对其摩擦面及磨屑进行了SEM,观察对摩擦面进行显微喇曼光谱分析。研究结果表明：炭／炭复合材料的摩擦磨损性能随刹车速度的变化而发生显著变化，在10m/s时出现最高峰，在25m/s出现亚高峰；磨损量随刹车速度的增加而增加，而氧化磨损在刹车速度为25m/s时开始大量产生，在28m/s时达最大值，其摩擦表面形貌，结构及磨屑亦有较大差别。刹车速度从5m/s升至20m/s，摩擦面石墨化度降低，石墨结构向无定型碳结构转变，但在高速时石墨化度反而升高，无定型碳结构又向石墨结构转变。     

废旧汽车刹车片制备锂电池硬炭负极材料

以废旧汽车刹车片为原料,在N2气氛下600～1 000?C热解制得硬炭材料。以酚醛树脂为对比实验,通过热重分析(Thermal gravimetric analysis)、扫描电子显微镜(Scanning electron mcroscope)、X射线衍射仪(X-ray diffraction)、红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy)分析、拉曼光谱(Raman spectroscopy)分析等测试手段对硬炭进行表征,并分别对将2种材料作为锂离子电池负极材料制备的扣式电池进行充放电性能测试。测试结果表明:热解温度对硬炭结构和充放电性能有一定的影响,在600～1 600?C温度范围内,热解碳在1 300?C条件下表现最优充放电性能,可逆容量和库伦效率分别为112.05 m A·h/g和52.31%,倍率和循环容量保持率分别达到87.23%和64.39%;对比酚醛树脂在最佳热解条件1 200?C的充放电数据,即可逆容量和首次库伦效率分别为189.26 m A·h/g和58.45%,倍率和循环的容量保持率分别为51.52%和55.12%。因此,废旧汽车刹车片热解碳在实际应用中具有较好回收价值。     

磷掺杂碳纳米管负载镍催化剂的小分子电氧化性能研究

镍基催化剂作为碱性溶液中高催化活性和稳定的非贵金属催化剂,广泛用于小分子电催化氧化领域研究。以磷掺杂碳纳米管为载体,将负载镍/氧化镍核壳的纳米粒子用于甲醇小分子的电氧化,获得了良好的稳定性及催化活性。在仅有3%的低负载量时,在氧化峰电位,其质量活性为6 800 mA/mg,未掺杂碳纳米管载体上负载的纳米粒子活性仅为2 070 mA/mg。而且,与CNTs相比,PCNTs为载体时甲醇电氧化的起始电位及氧化电位均有一定程度的负移。该高催化性能归因于镍/氧化镍核壳纳米粒子的小粒径,以及磷掺杂碳纳米管载体与金属之间的相互作用。     

废轮胎回转窑中试热解产物特性

热解反应在中温段（450～650 ℃）进行，油产率可达42.7%～45.0%。对热解油进行了实沸点蒸馏和红外光谱（FT-IR）分析。热解油品质较轻，200 ℃以下轻馏分质量分数高达33%～40%，热解温度的升高有助于增加轻馏分质量分数。在较高热解温度下热解油具有较强的芳香性。热解油FT-IR分析结果体现了芳烃类物质生成的Diels-Alder反应途径。热解炭产率约为39%～44%，并具有高灰分（>12%）和高硫特性。热解炭具有较发达的中、大孔。在550 ℃前，热解炭比表面积随热解温度升高而增大；温度继续升高，比表面积变化不大。热解炭孔容积随热解温度升高而增大，并在550 ℃时达到最大值。在孔径约为50 nm处，热解炭比孔容积具有最大值。     

石墨化度对炭／炭复合材料力学性能的影响

通过三点弯曲试验,并借助SEM断口形貌分析,研究了石墨化度对炭／炭复合材料抗弯强度的影响,对其断裂机制进行了探讨。试验所用材料的基体为沥青浸渍炭＋少量CVD炭,增强体炭纤维由乱短纤维和成束长纤维织成的炭布构成,长纤维沿X－Y平面分层铺开,长纤维层之间是随机分布的乱短纤维层。研究结果表明：当石墨化度不同时,复合材料的断裂机制不同;在所研究的石墨化度范围28.4%-77.3%内,随着石墨化度的提高,材料的抗弯强度呈现加速下降的趋势;当石墨化度为77.3%时,材料的抗弯强度仅为石墨化度为28．4％时的60％。在石墨化度较低（如27．4％和56．8％）时,材料中的长纤维呈现以拔出机制为主,裂纹沿长纤维束层与乱短纤维层之间的界面传播;在石墨化度较高（如70．6％和77．3％）时,材料中的长纤维被横向切断,裂纹切过长纤维向前传播。这对炭／炭复合材料的研究、开发具有指导意义。     

还原剂改性生物炭吸附法去除对苯醌的试验研究

选用Na_2SO_3、FeSO_4两种还原剂制备改性麦秸秆生物炭,以对苯醌为目标污染物,通过试验研究生物炭制备过程中还原剂浸渍时间及浓度、生物炭热解温度及投加量对其吸附去除对苯醌的影响,同时进行热力学分析。结果表明,还原剂浸渍时间宜为2 h、最佳物质的量浓度为0.001 mol/L,生物炭最佳热解温度为600℃、最佳投加量为20 mg。另外,FeSO_4改性麦秸秆生物炭吸附去除对苯醌的效果比Na_2SO_3改性麦秸秆生物炭好。     

高性能煤基石墨负极材料的制备及其储锂特性研究

高性能、低成本的石墨负极材料是近年来锂离子电池研究领域的热点问题.以资源丰富的济源无烟煤为原料,采用预先炭化-高温石墨化处理制备煤基石墨,利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和低温N_2吸附等手段表征煤基石墨的微观结构,并采用恒流充放电和循环伏安等探究煤基石墨用作锂离子电池负极材料的储锂特性.结果表明:无烟煤经预先炭化-高温(2 200～2 800℃)石墨化处理可制备出富含大量高度有序石墨微晶片层和纳米孔道的煤基石墨.石墨化温度是影响煤基石墨微晶片层和纳米孔道等微观结构特征的重要因素.当石墨化温度为2 800℃时,煤基石墨SG-2800具有较为完整的石墨微晶片层和较高的石墨化度(94.19%),其比表面积可达5.72 m~2/g,且富含孔径为3.8～24.0 nm的纳米孔道.该煤基石墨用作锂离子电池负极材料时具有优异的储锂特性,在0.1 C(1 C=372 mA/g)倍率下的可逆容量高达369.7 mAh/g,5 C倍率下仍可维持在110.9 mAh/g,经110次循环后,其可逆容量保持率可达94.3%,显示出良好的倍率特性和优异的循环稳定性,是一种比较理想的锂离子电池负极材料.煤基石墨优异的储锂特性归因于其高度有序的石墨微晶片层和丰富的纳米孔道.     

Pt-TiO_2-La_2O_3/石墨电极对CO氧化的电催化作用

采用溶胶-凝胶法制备了Pt-La2O3-TiO2/石墨电极.通过循环伏安法、XRD衍射和扫描电镜等现代方法测试了Pt-La2O3-TiO2/石墨电极对吸附在电极表面上和溶解在0.2 mol/L Na2SO4溶液中CO的氧化的电催化活性.实验结果表明,氧化镧掺入Pt-TiO2/石墨电极中可以将吸附在电极上的CO和溶液中溶解的CO的氧化电位由0.47 V降低到0.40 V(vs.SCE),改善了对CO氧化的电催化活性.     

Synthesis mechanism of Pr doped BaTi4O9 powder by sol-gel process

Pr Doped BaTi4O9 gel was prepared by sol-gel method using Ti(OC4H9)4, Ba(CH3COO)2, CH3COOH and CH3OCH2CH2OH as raw materials. Through analyzing dry gel thermal treated at different temperatures, the possible synthesis mechanism of Pr doped BaTi4O9 powder was discussed. At first, Ti(OC4H9)4 hydrolyzes and three dimensional networks form, in which Ba2 and CH3COO- are mostly in the form of ions; organic solvent is gradually volatilized through calefaction at 700 ℃, then the offspring is turned into BaTi5O11. With the temperature increasing to 850 ℃, BaTi5O11 begins resolving partly and forming BaTi4O9, and at 1000℃ Ba4Ti13O22 forms partly, but BaTi4O9 is the main crystal phase. BaTi5O11 and Ba4Ti13O30 decomposes completely at 1200℃ and forms single-phase BaTi4O9. The infrared (IR) analysis also shows that the absorbing peak of Ti-O bond is not in the characteristic absorption range of Ti-O-Ti (700-900 cm-1), but slightly shifted to the higher end (908 cm-1). It is probably because that doping Pr enters into the crystal lattice and causes the abnormal absorption of Ti-O bond.     

Effect of different additives on the properties of lithium alanate

LiAlH4 doped with Ni and Ce(SO4)2 additives and the effect of doping on temperature and hydrogen release were studied by pressure-content-temperature (PCT) experiment and X-ray diffraction (XRD) analysis.It is indicated that doping with Ni induces a significant decrease in temperature in the first step and LiAlH4 doped with 1mol% Ni presents the most absorption of hydrogen.Doping with Ce(SO4)2 also causes a marked decrease,while the amount of hydrogen release changes only slightly.The results from X-ray diffraction analysis show that doping does not cause any structural change; Ni and Ce-containing phases are not observed at room temperature or even at 250℃.     

流化床光催化臭氧氧化苯酚动力学模型

为了检验O3对光催化氧化苯酚效率提高能力,采用试验与数学模型联合方法量化O3的贡献.以球形活性炭(AC)作为载体,采用溶胶-凝胶法制作负载型二氧化钛光催化剂(TiO2-AC).原始活性炭与催化剂对苯酚的等温吸附研究表明,两种颗粒的吸附是可逆的,并且在稀溶液条件下符合Freundlich方程.在流化床中分别采用O3、UV/O3、UV/O3/AC、TiO2-AC/UV/O2和TiO2-AC/UV/O3等5种工艺对苯酚的氧化效率进行了对比,发现液相臭氧氧化、多相臭氧氧化与多相光催化的综合作用导致光催化臭氧氧化效率比光臭氧氧化高34.5%.建立了流化床中多相光臭氧氧化与多相光催化臭氧氧化苯酚动力学模型.模型结果表明,溶液中臭氧质量浓度为0.02mg/L时,二氧化钛光催化氧化苯酚速度提高了14.8倍,在光催化氧化有机物过程中,臭氧比氧更适合作为电子的捕获剂.     

载镍碳分子筛的制备与性能研究

以间苯二酚一甲醛溶胶为碳前驱体,Ni（N03）z·6Hz0为金属源,PS为硬模板,F127为表面活性剂,碱性条件下由溶剂挥发诱导自组装合成碳分子筛。初步探索了镍加入量,炭化温度等合成条件对碳分子筛结构的影响,并制备了碳分子筛复合材料。采用XRD、N2吸/脱附、FTIR、TG等手段对材料进行表征。结果表明：金属镍已成功掺杂到碳分子筛复合材料中,所得材料微孔含量较高;在间苯二酚和甲醛摩尔比1：3,Ni（N03）2·6H20．1g,F1270．75g,PSl．5g,700℃碳化条件下所制备的碳分子筛比表面积为357．65rn2/g,总孔容可达到0．50417cm^3/g。     

A Novel Modification Approach for Natural Graphite Anode of Li-ion Batteries

To improve the rate caqability and cyclability of natural graphite anode for Li-ion batteries, a novel modifwatio, approach was developed. The modification approach included two steps:(a) high-energy ball milling in a rotary aatoelave containing alumina balls, H3PO4 and ethanol;( b ) coating with pyrolytic carbon from phenlic resin. The treated graphite sluws obrious improvement compared with the original natural graphite in electroehemical properties such as cyclahility and rate capability, especially at high current density. The primaryreasons leading to the improvement in rate capability and cyclability are that the diffusion impedance of Li^ in graphite is reduced due to the fact that P filtered into graphite layers can mildly increase interlayer distances, and the fact that the structural stability of graphite surface is enhanced since the coated pyrolytic carbon can depress the co-intercalation of solvated lithium ion.     

Electroless deposition of carbon nanotubes doped with nickel and its electrical contact characteristics

A simple and low-cost electroless deposition technique is used to prepare nickel-doped carbon nanotubes under different doping conditions, and to explore the influence of different nickel doped samples on the electrical contact properties of carbon nanotubes. First, the original carbon nanotubes are subjected to mixed acid oxidation, sensitization and activation treatment. Subsequently, the nickel chloride hexahydrate is used as the main salt and dimethylamine borane is used as the reducing agent to prepare the electroless deposition solution. And then, the prepared carbon nanotube dispersion is dropped into the electroless deposition solution to obtain the sample of nickel-doped carbon nanotubes. Morphological characterization indicates that the nanoparticles with different particle sizes and doping amounts could be doped on the surface of carbon nanotubes under different deposition conditions. The X-ray energy spectrum shows that the main component of the doped nanoparticles is nickel, and the further X-ray photoelectron spectroscopy reveals the constituent valence state of nickel. However, the Raman spectra indicate that the doping type of nickel-doped carbon nanotubes by this deposition method is the P-type. Finally, the electrical contact performance test results show that the electrical contact properties between gold electrodes and nickel-doped carbon nanotubes with different particle sizes and doping contents are different, but that all of them can be improved to a certain extent. According to the order of nanoparticles with a small particle size and a moderate amount, those with a moderate particle size and a moderate amount, and those with a large particle size and a large amount in the nickel-doped sample, the average value of the contact resistance decreases by 32.70%, 71.63% and 49.33%, respectively.     

Al-Si相变材料与金属容器的相容性及防护涂层的研究

铝硅合金是优异的金属相变储能材料,但其对盛装用的容器材料具有较强的腐蚀性.本实验通过筛选,使用0Cr25Ni20不锈钢作为容器材料的基材,在长时间处于495~620℃高温反复循环的条件下讨论其抗腐蚀性.为了进一步减缓腐蚀,自配了分别以石墨粉、TiB2、有机硅树脂为主要成分的3种高温涂料.实验结果表明,涂料可以有效地抑制储能材料中微量元素的成分在容器材料中的扩散,减缓熔融铝硅介质对容器材料的侵蚀.     

钐和锌双掺杂La9.33（SiO4）6O2电解质的制备及其电导率

为提高磷灰石型电解质（LSO）的电导率,以氧化镧（La₂O₃）、氧化锌（ZnO）和氧化钐（Sm₂O₃）为主要原料通过尿素-硝酸盐燃烧法在600 ℃的温度下合成了掺杂钐和锌的La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}固体电解质粉末。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、变温介电测量系统对样品进行物质结构、表面形貌、电导率的表征。研究了不同温度和不同掺杂浓度下La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率。结果表明,Sm和Zn成功掺杂进入LSO的晶格中,样品具有典型的P6₃/m磷灰石结构且纯度高,LSO的形貌未改变。当Sm掺杂浓度为0.6,Zn掺杂浓度为1时,在温度为650 ℃下La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率达到1.50×10^-3 S/cm;确定了最佳烧结温度为1 400 ℃。La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率在同一温度下随着掺杂量的增加先提高后降低,掺杂样品的晶胞参数相比于未掺杂样品的晶胞参数增大,活化能随着掺杂量的增大先降低后升高。此外La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率在同一掺杂量下,随着温度的升高而提高。     

镍催化剂对加氢石油树脂性质的影响

分别以ＳｉＯ_２,Ａｌ_２Ｏ_３和Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２复合材料为载体制备了Ｎｉ基石油树脂加氢催化剂（Ｎｉ／ＳｉＯ_２,Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３和Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２）,并在微型加氢反应装置上对石油树脂进行加氢脱色活性评价。评价结果表明,Ｎｉ／ＳｉＯ_２,Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３和Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２催化剂均能达到石油树脂脱色的效果,以Ｎｉ／ＳｉＯ_２为石油树脂加氢催化剂的产品软化点下降幅度最小,下降４℃,以Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２为石油树脂加氢催化剂得到的加氢石油树脂软化点下降幅度较大。