锂硫电池硫基碳正极材料及其改性研究进展

综述了锂硫电池存在的问题和碳纤维、碳纳米管、氧化石墨烯、多孔碳四种碳材料的性能以及其在锂硫电池正极中的应用,并探讨了碳材料原位掺杂非金属(C、N、O、B等)和复合各种金属化合物对材料的导电性和对多硫化物吸附性能的影响,以及对锂硫电池循环性能的影响。提出非金属掺杂多孔碳材料复合金属化物作为锂硫电池正极碳材料来降低多硫化物的穿梭效应以及反应过程中的体积膨胀,提高活性物质利用率,进而提高锂硫电池性能。     

MOF衍生碳材料的制备与研究进展

多孔碳材料因其具有优良的物理化学性质,在能源、环境和催化等领域备受关注.实现多孔碳材料的结构与形貌组成可控可调,降低制备成本是它的研究重点.金属有机骨架材料(MOF)是金属离子和有机物通过配位键形成的一类新型多孔材料,在储能、催化和分离中都有广泛的应用.使用MOF作为碳的前驱体或模板制备碳材料,可以很好地继承MOF固有...     

锂离子电池碳负极材料的性能特点及导电聚并苯多孔碳材料的制备方法

锂离子电池碳负极材料由于来源广泛、成本低廉、化学稳定性好,一直成为商品化二次电池电极材料的首选.而多孔高分子裂解碳材料由于比表面积大、吸附能力强、电导率高、制备工艺简便等优点在新能源锂离子电池领域得到广泛应用.综述了锂离子电池常见的碳负极材料如天然石墨、中间相碳微球、无定形碳、高分子裂解碳等性能特点;并重点阐述了酚醛树...     

碳化温度对MOF6前驱体制备多孔碳材料作为锂电池正极材料性能的影响

以金属Zn为中心离子、MOF6晶体为前驱体制得纳米多孔碳纤维(PCNF)材料,分析了碳化温度对MOF6为前驱体制备多孔碳材料作为锂电池正极材料性能的影响。结果表明,所有试样孔径尺寸都介于1～30 nm范围内。PCNF-800与PCNF-900材料经BET测试表明具有较小的比表面积与BJH总孔体积和较大的吸附平均孔径。当碳化温度上升后,试样基体内孔径降低,在材料中形成微孔。在C-Co/CP的截面形成条形分布的多层碳纤维,碳纸两侧都形成了具有紧密排列结构的C-Co。PCNF-1000材料具有明显低于其他PCNF材料的循环稳定性,在1100℃下制得的PCNF-1100材料可以作为锂电池正极材料的最佳选择。     

梧桐絮制备多孔纤维碳材料及其在超级电容器中的应用

以法国梧桐絮为原料、KOH为活化剂,通过碳化制备多孔纤维碳材料,并在此基础上组装了超级电容器器件。通过SEM、EDS、XRD、Raman、FTIR、BET等对制备的多孔纤维碳材料进行表征,并研究了多孔纤维碳材料电极的电化学性能。结果表明:在扫描速率为50 mV·s~(-1)时,800℃下碳化制备的梧桐絮多孔纤维碳材料电极的比电容可以达到236 F·g~(-1);所组装电极在循环10 000次后,比电容仍维持原来的99.8%,表明梧桐絮多孔纤维碳材料在超级电容器领域有巨大的应用潜力。     

多孔凝胶基碳纳米定形相变材料的制备与表征

为提高定形相变材料(PCM)基材的负载能力,以丙烯酸和丙烯酰胺为单体,采用泡沫聚合法,通过优化工艺参数制备出超大多孔水凝胶(SPH);并以SPH为基材,水为PCM,碳纳米材料〔氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNTs)〕为添加剂,制备了两种多孔凝胶基碳纳米PCM(GO-H2O/SPH和CNTs-H2O/SPH)。对SPH和PCM的性能进行了表征。结果表明,通过优化工艺制备的SPH内部孔径在100～500μm,负载PCM的质量分数最高达95.7%。相变潜热从纯PCM的352.3 J/g下降到CNTs-H2O/SPH的337.1 J/g,仅下降4.3%。但SPH的加入使PCM的导热系数降低42.1%。加入GO和CNTs可提高PCM的导热系数及吸收和释放热能的速率。当GO和CNTs含量(以GO-H2O和CNTs-H2O质量为基准,下同)为0.200%时,与不含碳纳米材料的PCM相比,导热系数分别提高了91.5%和86.0%。PCM有良好的热循环稳定性,可循环使用。     

混合塑料与改性煤矸石模板制备多孔碳材料及其吸附性能的研究

以塑料为原料、改性煤矸石为模板,在管式炉中用KOH进行活化制备多孔碳材料(PCM)。利用SEM、FT-IR、XRD和氮气吸-脱附对样品的形貌、成分及孔结构进行表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物研究碳材料的吸附性能。结果表明,10 mg PCM在240 min内可使初始质量浓度为100 mg/L的MB几乎完全吸附,吸附量达498. 35 mg/g,降解率达99. 67%。对吸附过程进行拟合后得出,准二级动力学模型可以更好地描述该吸附过程,吸附等温模型符合Langmuir吸附等温模型。     

淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO2/CH4性能

以淀粉为原料,使用水热法将其碳化后用活化剂KOH对其活化,制备了淀粉基多孔碳材料,并对其进行结构表征和CO₂/CH₄的吸附性能测试,计算吸附热以及材料对CO₂/CH₄的吸附选择性,讨论了碳材料结构对其吸附性能的影响。结果表明：在制备过程中,随着活化剂KOH用量比例的增大,所制得的材料其比表面积和孔容增大,其孔径分布也就越宽。所制得的碳材料其比表面积可达2972 m²·g^-1。这些淀粉基多孔碳材料对水蒸气的吸附等温线呈现出Ⅳ类等温线。所制备材料对CO₂吸附容量主要取决于其孔径小于0.8 nm的累积孔容（Vd < 0.8 nm）。材料的超微孔的孔容越大,其对CO₂吸附容量也越大。所制备的C-KOH-1材料在101325 Pa和298 K条件下,对CO₂的吸附量达到4.2 mmol·g^-1,其对CO₂的吸附热明显高于其对CH₄吸附热,其对CO₂/CH₄吸附选择性为3.7～4.26,同时本文通过对材料的水蒸气吸附等温线进行测试,结果表明所得材料主要表现为中等憎水性,这对材料在实际工况的应用奠定了基础。     

含氮多孔碳材料的制备及其对乙炔氢氯化反应催化性能研究

以聚苯胺(Polyaniline,PANI)为前驱体,高温焙烧制备含氮多孔碳材料催化剂,并以固定床反应器对催化剂进行乙炔氢氯化催化性能研究。结果表明,聚苯胺在900℃下焙烧3 h所得催化剂活性最优,在优化的反应条件下,乙炔转化率高达41. 42%,而相同乙炔空速下,汞催化剂的乙炔转化率最高为41. 60%,催化效果相差无几。BET、XPS、SEM和TG表征结果表明,该催化剂拥有丰富的比表面积和高含氮量,以石墨氮(Graphitic N)为主要活性位点,氮含量与氮官能团十分稳定,不随反应的进行而改变,催化剂失活的主要原因是积炭。     

硼碳氮多孔材料的制备及其吸附再生性能研究

硼碳氮(BCN)多孔材料因其具有高的比表面积、优异的化学稳定性而被认为是一种优异的吸附材料。本文以废弃椰壳、硼酸(H₃BO₃)和尿素(CO(NH₂)₂)为原料,采用冷冻干燥法制备多孔生胚,并在NH₃气氛下通过高温固相反应法在不同的反应温度下合成BCN多孔材料。结果表明,随着反应温度的升高,BCN多孔材料孔径逐渐变大,当反应温度为950 ℃时平均孔径为2.1 nm。将BCN多孔材料用于吸附水中孔雀石绿(MG)有机染料,其最大吸附量可达1 239.8 mg·g^-1,5次循环再生后吸附量平均值仍高达1 138.6 mg·g^-1,说明BCN多孔材料具有优异的循环吸附性能。采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型、准一级和准二级吸附动力学模型研究了浓度、吸附时间和平衡吸附量之间的关系。结果表明,BCN多孔材料的吸附与准二级吸附动力学模型吻合,其对MG的吸附属于均匀表面单层分子的Langmuir等温吸附。BCN多孔材料展现出优异的吸附能力,是一种非常有应用前景的新型吸附剂。     

基于废弃PET的高值化功能性多孔碳材料及其应用进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）应用极为广泛。废弃PET在自然界中不易降解,环境污染问题日益严峻。传统的物理回收和化学回收存在产品性能不稳定、工艺复杂、设备要求高等问题。利用物理或化学的方法将废弃PET转化为性能优异、功能强大、应用面广的高附加值功能材料是解决废弃PET环境污染问题及使资源可持续发展的重要技术。本文系统地归纳了废弃PET制备高附加值功能性多孔碳材料的方法,包括直接碳化法、活化法和模板法,重点综述了基于废弃PET的多孔碳材料在环境修复、能量存储与转化、催化等领域的应用研究进展。针对目前基于废弃PET的多孔碳材料制备与应用研究中存在的问题,提出塑料废弃物的高效分类、低能耗、孔隙结构精确可控先进制备技术的研发,以及多孔碳材料构效关系机理的深入探究是实现废弃PET高值转化及工业化应用的重要研究方向。     

纳米碳化硼和氮化硼复合增强碳氮化钛基金属陶瓷材料及其制备工艺

本发明公开了一种纳米碳化硼和氮化硼颗粒复合增强碳氮化钛基金属陶瓷材料,在以碳氮化钛Ti(C,N)为主相,以镍、钴为粘结相的基体材料中添加增强相,该增强相为纳米碳化硼和纳米氮化硼颗粒,该增强相的添加量为金属陶瓷材料原料质量的0.5%～8.0%。该金属陶瓷材料的制备工艺流程     

一种具有酒精气体敏感效应的碳薄膜／硅异质结材料及制备方法

专利号：CN101334413申请人：中国石油大学本发明提供了一种具有酒精气体敏感效应的碳薄膜／硅异质结材料及其制备方法，该材料是通过磁控溅射的方法，将纯度为99.9％的石墨靶或者将含有0～10％（质量分数）铁的铁-石墨复合靶溅射到抛光的硅基片上，形成一层厚度为20～200纳米的薄膜。该碳薄膜／硅异质结新材料具有明显的酒精气体敏感效应，可以用于制备电导型酒精气敏传感器，在室温下工作，制备简单，易实现器件的微型化、