碳化钨/石墨烯气凝胶的合成及其电催化性能

采用氧化石墨为前驱体,甲醛和间苯二酚为碳源,钨酸钠作为碱性钨源及反应的催化剂,首先通过溶胶-凝胶反应合成了有机湿凝胶,后经冷冻干燥和高温焙烧/原位碳化制备了碳化钨/石墨烯气凝胶材料。对样品进行了X-射线粉末衍射、傅里叶红外光谱、透射电镜、差热-热重及比表面积和孔径分析,考察了样品的微观结构、热稳定性、表面官能团和孔隙结构等性质。以对硝基苯酚为底物,探讨了复合材料的电催化性能。     

固相增密燃料元件基体石墨的氩离子辐照性能研究

为提高熔盐堆燃料元件基体石墨的致密性,采用准等静压工艺,对球形燃料元件A3-3基体石墨进行中间相炭微球(MCMB)固相增密,并对其进行了氩离子辐照性能研究。通过压汞测试研究了增密后基体石墨的进汞临界压强和平均孔径变化;利用氩离子辐照实验并结合纳米压痕技术和拉曼光谱分析,研究了固相增密前后基体石墨的离子辐照效应。结果表明,采用平均粒径为2、10和16μm的MCMB对基体石墨A3-3增密后,基体石墨孔径由924 nm分别降至530、573和644 nm,MCMB以其自烧结同步收缩的特性,起到了填充孔隙和裂缝的作用,实现了对基体石墨的固相增密。MCMB增密剂粒径越接近基体石墨的孔径,增密后基体石墨的平均孔径越小,进汞临界压强越高,即增密效果越好。样品纳米压痕的测试表明高剂量离子辐照下(1 dpa),MDG2-15(粒径2μm,质量百分数为15%的MCMB增密基体石墨)石墨比A3-3石墨的离子辐照硬化速率慢。拉曼光谱结果显示增密前后基体石墨在1.47 dpa剂量下,均发生非晶化,致密化调控前后基体石墨的离子辐照效应表现出一致性。     

石墨/酚醛树脂复合材料双极板的制备与性能

双极板是质子交换膜燃料电池的重要组成部分,石墨与聚合物的复合材料双极板是目前研究的重要方向。采用模压热固化二步法,以酚醛树脂为粘结剂、天然鳞片石墨为导电骨料、炭黑为添加剂制备了质子交换膜燃料电池用复合材料双极板。系统研究了不同种类石墨对石墨/酚醛树脂复合材料电性能和抗弯强度的影响。结果表明:以天然鳞片石墨为导电原料时,所制备的石墨/酚醛树脂双极板的性能最好;添加导电炭黑能有效提高石墨/酚醛树脂复合材料的电导率;在复合材料制备中加入4wt%的碳纤维,碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的抗弯强度提高了29%;碳纤维表面液相氧化处理能有效提高纤维与基体间的结合强度,随着处理时间的延长与处理温度的升高,碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的电导率和抗弯强度都有很大程度的提高;最终固化温度主要影响酚醛树脂的交联程度,随着最终固化温度的升高,酚醛树脂的交联程度增加,电导率增大,但抗弯强度有一定程度减小。     

石墨化碳材料对苯蒸气吸脱附性能的研究

以苯酚和甲醛为碳前驱体,水合氧化钴为模板剂,采用模板-催化法合成了介孔石墨化碳材料。采用TG和FT-IR分析前驱体的热处理过程,XRD和Raman光谱分析材料结构,BET和TEM分析材料的微观形貌,评价了样品对苯蒸气的吸脱附性能,并对吸附穿透曲线进行拟合。结果表明:合成过程中模板剂的加入量以及模板剂是否去除对样品的比表面积、孔结构及吸附性能有很大的影响。CCo1样品石墨化结构最好,比表面积为287.638m2/g,孔径为19.075nm,吸附量为19.615μmol/g;CCo3样品中不仅含有石墨化碳还含有大量的Co氧化物,可能存在协同效应促进了吸附性能,其吸附量最大为34.615μmol/g,但脱附效率仅为89%。     

热酸处理对基于碳纳米管双电层电容器性能的提高

研究了对碳纳米管粉体和基于碳纳米管的双电层电容器电极板经热混合酸处理后的性能变化.结果显示:热酸处理可以有效的去除碳纳米管粉体中的非晶碳,提高碳纳米管分散性,引入若干种官能团;经热酸处理的碳纳米管电极板,比表面积提高,孔径分布得以优化,以及碳纳米管上官能团对电解质的吸引作用,使电容器的比电容得以显著提高.     

膨润土及烧结温度对黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以洛川黄土为原料,通过滚压成型和常压烧结法制备黄土基陶瓷膜支撑体试样,以膨润土的添加量及不同烧结温度为变化条件,研究支撑体样品的纯水通量、抗折强度及酸碱腐蚀率的变化情况。利用热重分析仪、场发射扫描电镜、X射线粉末衍射仪及压汞仪对支撑体样品进行热分析、微观形貌、物相组成及孔径分布分析。结果表明:膨润土可显著提高支撑体强度,当膨润土添加量为6%、烧结温度为1 120℃制备出性能最佳的黄土基支撑体,三点弯曲强度达45.7 MPa,纯水通量为10 870 L/(m~2·h·MPa),酸碱腐蚀后质量损失率为2.54%与2.32%,中值孔径为2.47μm,主峰孔径分布为374.6～4617.7 nm,孔隙率达15.6%。     

KOH和ZnCl2活化剂对苎麻秆基活性炭微观结构的影响

以废弃苎麻秆为原料,通过KOH、ZnCl2活化及直接炭化三种方式制备样品。采用扫描电镜(SEM)、N2吸附等温线和X射线衍射(XRD)对碳质材料的微观骨架、孔分布和晶体结构进行分析。结果表明,样品微观形貌呈现多孔性。炭化样中含两种孔径大小的多边形孔道结构,且被一定厚度的孔壁隔开,孔壁上含有较多未通透的孔。基于吸附等温线及BET理论,KOH和ZnCl2样品比表面积分别为1194.22 m2/g和741.9 m2/g。ZnCl2活性炭总孔容为0.38 cm3/g,平均孔径为2.408 nm,与之相比,KOH样品总孔容变为1.5倍,平均孔径达1.911 nm。XRD研究表明,正是活化反应导致材料晶型变化,添加KOH使活性炭石墨微晶形成明显乱层结构,促进了微孔和中孔的形成。     

简易合成不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭

以SBA-15介孔硅为模板,硼酸为扩孔剂,调控合成出不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭.采用X射线衍射仪(XRD)、氮气吸附、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG),以及拉曼(Raman)光谱等手段对样品的成分、结构和形貌进行了分析.结果表明:通过合成过程添加硼酸的方法可以实现对介孔炭材料的孔径在3nm～7nm范围内精确调控,而且合成的介孔炭材料具有半石墨化的墙壁结构.该方法简单易行,对介孔炭材料的孔结构调控合成具有很好的应用价值.     

炭化过程施压对气体扩散层用碳纸结构与性能的影响

碳纸作为一种最常用的质子交换膜燃料电池气体扩散层的基底材料,其良好的性能是保证电池稳定运行的前提.为改善碳纸的结构与性能,使其更好地满足燃料电池的性能要求,本研究通过在炭化阶段压制不同数量的石墨板来调控施加的压力,分析不同压力下碳纸微观结构的演变规律及其作用机制,同时研究施加压力对碳纸的平面电阻率、孔径分布、表面粗糙度及力学性能的影响.结果表明:施加压力有利于抑制树脂炭的开裂,减少裂纹的产生,并可在一定程度上提高碳纸的石墨化程度.此外,随着施加压力的增加,碳纸的表面粗糙度逐渐降低,平均孔径和最大孔径逐渐减小.当施加压力为3600 Pa时,与未施加压力相比,碳纸的平面电阻率从17.15 mΩ·cm下降到12.79 mΩ·cm,同时拉伸强度和弯曲强度分别提高150％和82.9％.     

柔性石墨板的氢气透过率研究

对于聚合物电解质膜燃料电池双极板,阻气性是其重要属性.为了方便测量柔性石墨板样品的阻气性能,自制了气体透过性测量装置,并利用此装置研究了柔性石墨双极板的密度对其阻气性的影响.     

两种二氧化硅吸附性能比较

对国内外两种柱层层析硅胶进行了吸附-脱附等温线测试,结果表明这两种硅胶的性能差异明显.SiO2-In(中国产)样品比表面积小,其孔径分布宽,最可几孔径为9.0nm,孔容为0.9mL/g;而SiO2-Out(美国产)的比表面积大,孔径分布窄,最可几孔径为2.5nm,孔容为0.4mL/g.     

山西煤化所取得液态熔盐堆核石墨研究新进展

正中国科学院山西煤炭化学研究所承担的新型核级石墨研制项目(中科院战略性先导科技专项子课题,XDA02040204),在研究员郭全贵、刘占军带领的特种石墨团队努力攻关下,研发的核石墨热物理性能参数满足液态熔盐堆用慢化剂石墨的服役要求,且其微细孔径结构能够高效阻隔液态熔盐对核石墨的浸渗,相关成果以Preparation of     

镀金属膨胀石墨的制备及性能研究

研究了在可膨胀石墨表面非电沉积金属,对镀金属膨胀石墨进行了FT-IR及热重分析,利用烟火药爆炸对其进行了膨化及分散试验,测试了其对8mm波的衰减率.结果表明600.0℃时,其热失重为4.96%;烟火药爆炸放出的热量能使其膨化,即使烟火药中含有黑索金、黑药,且配方为零氧平衡时,镀金属膨胀石墨也不会被高温所点燃,其耐热性及抗氧化性能均得以提高;小粒径样品及干扰剂中金属含量大的对8mm波的衰减率较大,最大衰减率可达5.68dB.     

热裂解对介孔碳单体孔形态和相结构的影响

以树脂为碳质前躯体通过聚合诱导相分离热解法制备了介孔碳单体,着重分析了热裂解对碳单体孔形态以及相结构的影响.结果表明,热裂解的影响可分为2个阶段:具有一定有序态结构的聚合物开始热裂解形成类石墨的片层结构阶段,除了孔径和孔壁稍有收缩,碳单体的组织形貌较好的继承了热裂解前的组织形貌;石墨化程度加深阶段,碳单体平均孔径随热裂解温度上升稍有增加.热裂解后不同工艺条件下制得的碳单体的孔隙度呈不同程度的减小,减小率在3.6%~48.1%之间.相对于固化温度,热裂解对不同固化催化剂含量下制得的碳单体孔隙度的影响更显著.     

生沥青焦颗粒尺寸对自烧结石墨块体微观结构和性能的影响（英文）

由不同颗粒尺寸(5.1、3.1和1.9μm)的生沥青焦制得3种自烧结石墨块体,并对其进行系统的分析表征。石墨块体的结构和性能随着生焦颗粒尺寸的减小呈现出规律性变化。石墨块体的密度、机械强度、肖氏硬度和热膨胀系数随着生焦颗粒尺寸的减小而提高,石墨化度、晶粒尺寸、热导率、平均孔径和孔隙率随着生焦平颗粒尺寸的减小而降低。石墨块体的平均孔径均在纳米尺度,能有效地阻隔熔盐浸渗而应用于熔盐反应堆中。此外,石墨块体因其密实结构和相对优异的机械性能,在密封领域也有较大的应用潜力。自烧结石墨块体的微观结构和性能与生焦颗粒尺寸关系密切,并讨论了生焦颗粒尺寸对石墨块体微观结构/性能的影响及石墨块体微观结构与性能间的关系。     

稻壳基活性炭负载镍催化剂的制备及在香草醛加氢脱氧反应中的催化性能

以稻壳活性炭作为碳源,硝酸镍为金属前驱体,采用浸渍法结合碳热还原和催化石墨化的方法制备了具有良好香草醛加氢脱氧催化性能的稻壳基活性炭负载镍催化剂。在催化剂的制备过程中,稻壳活性炭作为金属前驱体的还原剂,金属镍作为稻壳活性炭催化石墨化的催化剂。以生物油模型化合物香草醛加氢脱氧制备4-甲基愈创木酚为探针反应,考察制得催化剂的加氢脱氧反应性能。采用X射线衍射、高分辨透射电镜、拉曼光谱仪、氮气吸附仪等手段对催化剂中Ni的价态、粒径和分散情况,石墨化程度、比表面积、孔径等进行表征。结果表明,催化剂的结构和其催化性能存在密切联系。随着碳热还原温度的升高,催化剂的催化活性出现了先降低而后提高的趋势。这是由于较高的碳热还原温度引起镍纳米粒子的聚集和长大,不利于其催化性能;同时较高的碳热还原温度促使催化剂石墨化程度的提高,对其催化性能起到促进作用。     

分子筛吸附性能分析

对一种沸石分子筛样品的比表面积、孔体积以及孔分布进行了测试分析.该样品的吸附等温线呈现I型,比表面积为756.3m2/g.由αs法和t-图法得到该样品的微孔体积非常接近,约0.22 mL/g.由DFT法得到该样品的孔径为0.6 nm.     

粒状增强体种类对沥青基炭复合材料性能的影响

采用普通液压机及新型的模压半炭化成型工艺,在大气环境下制备出了高密度、低成本、应用广的三种焦炭(冶金焦、沥青焦Ⅰ和沥青焦Ⅱ)颗粒增强的沥青基炭复合材料(简称PCCs).通过对PCCs材料先后进行快速焙烧处理,沥青浸渍-炭化致密化处理和高温石墨化(2373K)处理,制得了PCC材料的焙烧样品、致密化样品和石墨化样品.通过力学性能试验,SEM和XRD等方法,研究了增强体焦炭颗粒的种类对沥青基炭复合材料的体积密度和抗压强度的影响.结果表明:PCCs材料抗压强度的高低,除了与其体积密度相关外,还与其所采用的增强体焦炭颗粒的耐压强度、微观结构和表面状态有密切的关系.焦炭颗粒的耐压强度愈高、表面越粗糙、开孔孔隙越多,其对沥青基炭复合材料的增强作用也就越显著.无论PCCs材料是焙烧样品、致密化样品、还是石墨化样品,用磨碎冶金焦制备的PCCs材料的三种样品的抗压强度最大,用沥青焦Ⅱ制备的PCCs材料的次之,用沥青焦Ⅰ制备的CRPCC材料的最小.粒状增强体的种类对CRPCC材料的力学性能不仅具有非常重要的影响,而且其强度也具有一定的遗传性.     

碳纤维增强酚醛树脂/石墨复合材料双极板的低温热模压试验研究

介绍了国外制备树脂/石墨复合材料双极板的研究结果.研究了低温热模压成型工艺制备酚醛树脂/石墨复合材料双极板,结果表明:酚醛树脂含量为15wt%时,复合材料的导电性能满足双极板的要求,但力学性能偏低.提出了碳纤维增强的解决方案,研究了碳纤维表面处理方法以及碳纤维含量对复合材料导电性能与力学性能的影响.得到对碳纤维进行液相氧化处理,碳纤维含量3wt%是综合性能较好的一种试验方案.采用低温热模压工艺制备低成本酚醛树脂/石墨复合材料双极板,双极板材料的性能突破必将促进燃料电池的商业化发展.     

涂层控制锂离子电池闭孔性能研究

采用无纺布基材以及具有闭孔性能的涂层,制备出一种具有闭孔性能的锂离子电池用无纺布基陶瓷隔膜,分析研究了样品的孔径、孔隙率、热性能、亲液性电池充放电循环性能。结果表明:在无纺布基材的两面均匀涂布氧化铝陶瓷涂层后所得电池隔膜的孔径为0.17μm;若在涂层中加入具有热熔性能的聚乙烯(PE)微粉,其隔膜孔径为0.30μm,均满足锂离子电池隔膜要求。2种隔膜在160℃和2h条件下不发生热收缩,含有PE微粉涂层的隔膜在加热后表现出闭孔现象。2种隔膜所制备的电池在1C充放电循环50次条件下,电池容量保持率分别为84.4%和84.2%,均优于PE隔膜电池,其倍率性能也较优。