分级多孔炭的制备及其电化学性能研究

以间苯二酚和甲醛为前驱体,原位合成的Mg(OH)2为模板剂,KOH作为催化剂、沉淀剂、活化剂,一步法合成具有小/中/大孔的分级多孔炭。使用扫描电镜、透射电镜、氮气吸附、X射线衍射对样品的结构进行表征。通过恒流充放电、循环伏安、电化学阻抗谱,测试样品在1mol/L的(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯(Propylene carbonatePC)电解液中的电化学性能。结果表明,随着KOH对间苯二酚用量的增加,材料的比表面积和孔容先增大后减小,其最大值分别为1300m2/g和0.89cm3/g。该材料具有良好的容量性能和功率性能,在电流密度0.1A/g时,最高质量比电容可以达到116F/g;当电流密度增大到5A/g时,电容保持率为78%。     

以Fe2O3为原料通过水热–高温煅烧法合成LiFePO4/C纳米复合材料及其电化学性能研究（英文）

采用三氧化二铁(Fe2O3)为铁源,抗坏血酸作碳源,通过在200℃下水热反应并经煅烧后合成出LiFePO4/C纳米复合材料.抗坏血酸在水热反应体系中不但作为最终反应产物的碳源,而且还起到了限制LiFePO4颗粒生长的作用.抗坏血酸的用量对产物的形貌、结构、碳含量有重要影响,进而影响产物的电化学性能.当抗坏血酸用量为1 g时,制得的LiFePO4/C纳米复合材料的粒径在220～280 nm.该材料用作锂离子电池的正极材料时,在0.1C的电流密度下循环500次后其放电容量仍保持159 mAh/g,并且具有较好的倍率性能.     

V2O5/CNFs/蜂窝状堇青石催化剂的结构控制及其烟气脱硝性能

采用化学气相沉积法,在涂层Al2O3的蜂窝状堇青石表面生长纳米碳纤维(CNFs),通过负载V2O5催化剂,制成低温蜂窝状脱硝催化剂.采用SEM、TEM、XRD和XPS等分析方法,对所制催化剂的物化性质及其脱硝性能进行了分析.研究结果表明,当CNFs在堇青石表面的生长厚度为0.74μm时,所制CNFs/堇青石载体的压缩强度达34.46 MPa;在150~250℃范围内,V2O5/CNFs/蜂窝状堇青石催化剂表现出较高的低温脱除NO活性,其中当CNFs的生长量为12.5%、V2O5担载量为1%时,在250℃下NO的转化率达95%左右.     

氧化沥青的活化研究

本文主要研究了ＫＯＨ活化剂对氧化沥青的活化行为：同时制得了高比表面积（ＳＢＥＦ：～３６００ｍ~２／ｇ）的新型活性炭材料，并详细考察了原料氧化预处理及活化工艺条件对其比表面积及吸附性能的影响。     

沥青基球状活性炭对几种生理分子的吸附性能

考察了具有不同BET比表面积及不同孔结构的沥青基球状活性炭（PSAC）对溶液中尿毒症分子肌酐、有益分子α-淀粉酶和脂肪酶的吸附行为，测定了PSAC对肌酐的吸附等温线及吸附速度曲线，并根据Freundlich等温线方程对肌酐吸附等温线数据进行处理，检验了实验数据与方程的吻合度，确定了方程参数。结果表明：PSAC对α-淀粉酶及脂肪酶吸附选择性差，对肌酐的吸附选择性好。PSAC对肌酐分子的吸附平衡容量取决于溶液浓度、孔径和比表面积；吸附速率随孔径增大而增加。PSAC对α-淀粉酶及脂肪酶的吸附选择性取决于PSAC的孔结构，孔越大吸附选择性越好。因此，评价PSAC吸附性能时需要考虑比表面积、孔结构及吸附质分子的特性。     

溴诱导法乙烯渣油基高软化点各向同性沥青的制备及表征（英文）

以乙烯渣油减压蒸馏重组分(ET-HR)为原料,采用溴化/脱溴聚合两步法制备了新型高软化点各向同性沥青,研究了溴化温度和溴引入量对所得产品性质参数的影响。GCMS与LDI TOF/MS测试结果表明,ET-HR主要由富含饱和脂肪侧链的3-6环芳香烃组成。ET-HR分别经30℃和200℃溴化后直接经350℃热处理发生脱溴化氢缩合反应。与简单热缩聚相比,该两步法显著提高了所得沥青的软化点(241~264℃)、产品得率(62 wt.%~67 wt.%)以及氮气下的残碳率(57 wt.%~77 w t.%)。对所得脱溴聚合沥青的组成和结构通过元素分析、~1H NM R、FT-IR和LDI-TOF/M S等技术手段进行了表征,结果表明脱溴聚合显著增强了前驱体的芳构化和缩聚反应程度。800℃炭化结果表明,溴化/脱溴聚合两步法所得各向同性沥青能够完全转变为各向异性织构,从而可广泛应用于高级炭材料领域。     

五氧化二碘辅助亲电碘化1-甲基萘制备高残炭沥青（英文）

以1-甲基萘(1-MNP)为原料,采用碘化/脱碘聚合法成功制备了新型高残炭沥青,研究了溶剂种类、碘化温度和反应物摩尔比对碘化样品的影响。GC-MS结果表明当1-MNP、I_2和I_2O_5以1∶0.75∶0.18的摩尔比在60℃乙酸溶液中反应24 h,碘化产物主要由1-碘-4-甲基萘组成,选择性高达96.4%;碘化样品经130~180℃热处理发生脱碘化氢缩合反应。对所制沥青的甲醇可溶组分分析结果表明,脱碘化氢过程中有芳环加氢产物(四氢萘、5-甲基四氢萘等)和甲基迁移产物(2-甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等)生成。通过TG、~1H-NM R和FT-IR等手段对沥青结构进行表征,结果表明该沥青具有较高的聚合度(甲苯可溶组分低于12 wt.%)、较高的残炭率(54~66 wt.%)以及较复杂的甲基萘分子组装方式(包括α-α'、α-β'和β-β')。脱碘聚合显著提高了沥青的聚合度和残炭率,这种沥青可用于高性能炭材料的制备。     

中孔炭微球/MoS_2/S复合正极材料的制备及其电化学性能

目前锂硫电池的应用仍受活性物质硫和放电产物的绝缘性、中间产物聚硫化物的穿梭以及硫正极在循环过程中较大的体积变化等问题限制。本文以导电中孔炭微球(MCM)为载体材料,将极性的MoS_2均匀地负载于MCM框架中,作为高效的硫正极载体材料。结果表明,与MCM/S正极相比,添加了MoS_2的MCM/MoS_2/S复合正极表现出更高的容量、更好的循环稳定性和倍率性能,其中添加12.4 wt.%的MoS_2表现最优异的电化学性能。此外,MoS_2在硫正极的工作电压窗口内具有电化学活性,可以提供附加容量,且能在醚系电解液中保持稳定的放电容量。当用MoS_2替代部分非电化学活性的载体时,可以提高硫正极的整体容量。这种利用电化学活性的载体提高电极整体容量的思路为进一步提高硫正极的电化学性能提供了参考。     

原位生长纳米炭纤维/硅复合材料及其储锂性能

采用催化化学气相沉积法在微米硅颗粒表面原位生长纳米炭纤维得到纳米炭纤维/硅复合材料.利用SEM,TEM和XRD表征了复合材料的表面形态和微观结构,并考察了其作为锂离子电池负极材料的循环性能.电化学测试表明:与纳米纤维/硅机械混合物相比,原位生长纳米炭纤维/硅复合材料具有更高的可逆容量(1042mAh/g)和更好的循环稳定性.根据SEM和交流阻抗分析结果,分析了纳米炭纤维/硅复合材料在充放电过程中的结构演变机制,其优异的电化学性能主要来源于原位生长纳米炭纤维与硅颗粒之间良好的接触性能.     

预氧化对中间相沥青泡沫炭结构和性能的影响机制研究

研究了预氧化对萘系中间相沥青的表面化学性质、族组成分布以及对泡沫炭的发泡条件、泡孔形成、孔结构及微结构的影响机制.当中间相沥青经210℃预氧化2h后,其喹啉不溶物含量增加32.3%,族组成分布变窄.在600℃/3MPa发泡条件下,所制石墨化泡沫炭的平均孔径、压缩强度分别为200μm、2.8MPa.