持田勲教授和他的科研活动

持田勲教授1940年生于日本,1968年毕业于日本东京大学,获得博士学位。1968年4月,被聘任为日本九州大学工学部应用化学系讲师,1969年9月任副教授。1971年到1973年在美国Illinois大学进行访问研究,随后在英国New Castle Upon Tyne大学H.M arsh教授的研究小组工作了一年半。1982年     

高硫石油焦的碱催化煅烧脱硫实验研究

采用在H2气氛下Na2CO3碱催化煅烧方法,研究了煅烧温度、反应时间、Na2CO3添加比例和石油焦颗粒粒度对高硫石油焦脱硫效果的影响,利用傅里叶红外光谱(FT IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段,对石油焦脱硫前后的化学结构、表面微观形貌、热稳定性、微晶结构进行比较分析。结果表明,在煅烧温度为700℃、Na2CO3添加量（质量分数）为25%、反应时间为120 min、石油焦原料粒度为80 μm的条件下,石油焦的脱硫率达到最大值 (893%);经在H2气氛下Na2CO3碱催化煅烧处理后,石油焦中的黄铁矿类无机硫以及硫醇类和大部分噻吩类有机硫得到有效脱除,剩余的噻吩硫可能变为更稳定的形式存在,在H2气氛下Na2CO3碱催化煅烧处理后石油焦的理化性能得到一定程度的提高。     

低密度碳空心微球的制备及酚醛树脂空心微球复合材料的性能

以BJO-0930酚醛树脂空心微球为原料,通过酸洗、预氧化、碳化三步工艺,成功制备球形度好、强度高的碳空心微球,并与热固性酚醛树脂复合,热压成型得到轻质酚醛树脂/空心微球复合材料。系统考察了碳化温度、循环酸洗、预氧化等对碳空心微球强度的影响。复合材料的力学性能和隔热性能分别通过压缩性能以及热导率测试进行表征。结果表明:直接碳化得到的碳空心微球破球率高、强度低;通过循环酸洗可以有效去除树脂球的灰分,破球率由28.07%降低至18.03%;进一步预氧化处理可以显著提高碳空心微球的强度,其破球率和等静压破球率分别为10.03%和17.34%;制备得到的酚醛树脂/碳空心微球复合材料具有优异的隔热性能和力学性能,热导率降低至0.115 W·m~(-1)·K~(-1),压缩强度为46.02MPa。     

沥青基球形活性碳特性的研究

本文对实验室研制的沥青基球形活性碳的一般物化特性、结构特征、吸附性能和强度进行了分析评价。与俄罗斯产品比较，我们的沥青基球形活性碳具有较好的性能，已达到日本同类产品的水平。     

沥青基球形活性炭对CO2的吸脱附行为研究

考察了沥青基球形活性炭(PSAC)的孔结构与CO2吸附容量间的内在关系及其脱附性能.采用N2吸附法分析PSAC的孔结构,由穿透曲线测试其对CO2的平衡吸附量.实验结果表明:在CO2/N2混合气氛下,活性炭对CO2的吸附容量与孔径小于1nm的微孔比表面积呈线性关系;当PSAC担载5%的三聚氰胺后,对CO2(15%)的平衡吸附量由0.91mmol/g增加到1.15mmol/g,提高了26.3%;采用抽真空脱附时,循环脱附效率为74.6%,而电解吸-抽真空耦合脱附工艺可使CO2的循环脱附效率接近100%.     

化学气相沉积法合成高强度纳米炭纤维/蜂窝堇青石复合材料

以C2H4为碳源、Ni-Cu合金作催化剂,采用化学气相沉积法在蜂窝状堇青石表面生长纳米炭纤维(CNFs),获得压缩强度为50.0 MPa的纳米炭纤维/蜂窝堇青石复合材料.在堇青石表面蜂窝腔内生长的CNFs直径为20nm～30nm,CNFs之间相互交织形成5μm厚的纤维层,CNFs的质量分数为25.3％.金属Cu的掺杂对Ni-Cu合金的颗粒尺寸产生重要影响,进而影响CNFs的生长速率、纤维层厚度及其微结构.所合成CNFs的石墨化程度不高,在蜂窝堇青石中生长纳米炭纤维可以把其压缩强度从10MPa增加到50 MPa.     

高产碳沥青的制备和性能研究

研究了硫化沥青的组成和结构与其产碳率、流变性能和热稳定性能的关系． 结果表明, 硫化法调制煤沥青在软化点１７０℃～２００℃范围内, 产碳率高, 热稳定性好, 是较理想的浸渍剂．     

有机硅/酚醛杂化气凝胶的制备和性能研究

酚醛气凝胶的本征脆性限制了其在吸附、隔热等领域的应用。以3-氨丙基三乙氧基硅烷和对苯二甲醛配制有机硅溶液,将其与热塑型酚醛树脂-六亚甲基四胺溶液混合,利用化学键作用解决了两体系的相容性问题,再经溶胶-凝胶反应和常压干燥工艺制备有机硅/酚醛杂化气凝胶。由于韧性有机硅分子链的引入和较小凝胶颗粒尺寸的效应,改善了酚醛气凝胶的脆性。研究结果表明,杂化气凝胶具有纳米级凝胶网络结构,表现出较低的密度(0.187 g/cm³)和室温热导率[0.035 W/(m·K)];在压缩应力作用下,杂化气凝胶能够更好地耗散应力而未发生脆性断裂,其压缩模量低至13.92 MPa,相较于纯酚醛气凝胶降低了46%。这种通过简易高效方法制备的杂化气凝胶具有广阔的应用前景。     

沥青包覆对天然石墨性能影响研究

以石油基高软化点沥青为包覆剂,通过液相包覆改性天然石墨材料,分别采用氮气吸附、扫描电子显微镜、X射线衍射和电池性能测试等对沥青包覆石墨材料进行表征分析。结果表明,10%沥青包覆比例可以在天然石墨表面形成完整的包覆层,降低比表面积,改善天然石墨材料的循环性能和倍率性能,0.5C下循环150次容量保持率由81.05%提高到94.27%。