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2004年  第19卷  第01期

催化剂对爆炸法合成碳纳米管的影响
卢怡, 朱珍平, 刘振宇
2004, 19(01): 1-6.
摘要(3118) PDF(1505)
摘要:
通过热引发方式使炸药-催化剂前驱体-碳氢化合物体系在密闭反应管中发生爆炸合成碳纳米管。采用TEM,HRTEM,XRD和TG等方法研究了以二茂铁、甲酸镍和乙酸钴作为催化剂前驱体对所合成碳纳米管产物的形貌、微观结构和纯度的影响。以乙酸钴为前驱体可以得到纯度较高(约80%~90%)、微观结构较好的管腔中空的碳纳米管。以二茂铁为前驱体,只有约10%~20%的碳管生成且多呈竹节状形貌。以甲酸镍为前驱体,得到的碳管纯度也不高(约10%~20%),碳管管壁富含结构缺陷,相当多的碳管端口膨胀成直径约为160nm的纳米泡。XRD分析表明这些催化剂前驱体在爆炸反应后均被分解、还原为金属单质。通过对生成的碳纳米管的质量和纯度进行比较,得出本方法中催化剂的催化活性依次为:钴>铁>镍,并对本方法中高碳源浓度环境下不同催化剂的活性差异作了简要分析。
超临界石油醚干燥和超临界二氧化碳干燥在制备有机和炭气凝胶中的比较研究(英)
张睿, 詹亮, 孟庆函, 梁晓怿, 吕春祥, 李开喜, 凌立成
2004, 19(01): 7-10.
摘要(2857) PDF(1542)
摘要:
热固性酚醛树脂-羟甲基三聚氰胺经历聚合反应、溶胶-凝胶、超临界干燥和裂解过程生成了有机和炭气凝胶。比较了超临界石油醚干燥(240℃、6.0MPa下1h)和超临界二氧化碳干燥(60℃、10.0MPa下7d)在制备有机和炭气凝胶过程中的作用。结果发现:超临界石油醚干燥时间比超临界二氧化碳的显著短,虽然前者制备的有机气凝胶的BET比表面和中孔孔容比后者小,但前者制备的有机气凝胶在热裂解过程中的热稳定性比后者好,因此,超临界石油醚干燥制备的炭气凝胶的BET比表面和中孔孔容均比超临界二氧化碳的大。超临界石油醚干燥可以替代超临界二氧化碳干燥来制备炭气凝胶。
同步合成模板炭化法制备双电层电容器电极用中孔炭材料的研究(英)
侯朝辉, 李新海, 刘恩辉, 何则强, 邓凌峰
2004, 19(01): 11-15.
摘要(3112) PDF(1810)
摘要:
以正硅酸乙酯为模板硅源,间苯二酚甲醛凝胶为炭前驱体,采用同步合成模板炭化(SSTCM)法制备了具有可控结构的中孔炭材料。炭材料的比表面积可达1500m2/g,平均孔径在3nm~10nm之间。经过酸催化水解预处理的二氧化硅模板前驱体溶液与间苯二酚-甲醛溶液混合,碱性条件下使两者的溶胶凝胶反应同步发生,得到有机/无机凝胶混合物。再经炭化、HF去模,制得SSTCM炭材料。N2等温吸脱附研究表明,与炭前驱体聚合物同步合成的结构可调的二氧化硅模板,导致了SSTCM炭材料可控中孔结构的形成。循环伏安研究表明,采用这种同步合成模板炭化法制备的SSTCM炭材料质量比容量达270F/g,炭材料具有的典型中孔结构使其可能成为一种理想的双电层电容器电极材料。
用称重法研究聚丙烯腈树脂的凝固过程
吕永根, 杨常玲, 翟磊, 李永红, 吕春祥, 贺福, 凌立成
2004, 19(01): 16-20.
摘要(1981) PDF(1515)
摘要:
将聚丙烯腈二甲亚砜纺丝液在试管中于二甲亚砜水溶液中成型并凝固,通过计量凝固样品重量随时间的变化来考察在不同凝固浴条件下的凝固速率,并观察了凝固样品的横断面形貌。结果表明:凝固样品重量的变化可以直观地反应不同凝固浴条件下聚丙烯腈-二甲亚砜(DMSO)-水体系凝固速率的变化。随凝固浴浓度的提高,凝固速度减小,样品横截面趋于均匀化、致密化;凝固温度从30℃升高到50℃,凝固速度加快,截面由非圆形变为圆形,但在80℃下凝固速度反而下降;凝固浴中第三组份的添加降低了扩散速度,但会引起孔洞的产生。
乳液法制备中间相炭微球的研究
李伏虎, 沈曾民, 薛锐生, 迟伟东
2004, 19(01): 21-27.
摘要(2497) PDF(2154)
摘要:
为制备高性能中间相炭微球(Mesocarbon Microbeads,简称MCMB),选用三种不同中间相含量的石油渣油沥青为原料(中间相体积含量:PP1 85 %,PP2 90%,PP3 100%),采用乳液法制备中间相沥青微球(Mesophase Pitch Microbeads,简称MPMB),再经预氧化和炭化处理,制得圆整度好、收率高、球径分布窄的中间相炭微球。利用扫描电子显微镜(SEM)考察了MPMB的微观形貌,同时还利用激光粒度分析仪测定了MPMB的粒度分布。研究了乳液法制备MPMB的影响因素,研究结果表明:(1)耐高温硅油适宜作为乳液法的导热分散介质;(2)不同中间相含量的沥青制备微球时有其适宜的处理温度和时间(PP1:320℃,30min;PP2:330℃,30min;PP3:355℃,30min),且制得的微球收率(收率:PP1
熔盐法合成三元FeCl3-NiCl2-石墨层间化合物的研究
蔡爱军, 李富进, 刘洪波, 张红波
2004, 19(01): 28-32.
摘要(2332) PDF(1469)
摘要:
采用熔盐法,以天然鳞片石墨为宿主,NiCl2与FeCl3的混合物为插层剂合成三元FeCl3-NiCl2-GIC。考察了石墨与氯化物的摩尔比、NiCl2与FeCl3的摩尔比、反应温度和反应时间等工艺因素对产物阶结构和产物中Ni与Fe原子比的影响,探讨了NiCl2与FeCl3在石墨层间的插层过程。研究结果表明,改变反应体系中石墨与氯化物的摩尔比、NiCl2与FeCl3的摩尔比、反应温度和恒温时间,可以得到阶结构和Ni/Fe原子比不同的FeCl3-NiCl2-GIC,产物中的Ni/Fe原子比随反应体系中NiCl2与FeCl3的摩尔比的增大、反应温度的提高而增加。当石墨/氯化物的摩尔比为3∶1,NiCl2/FeCl3的摩尔比为3∶7,反应温度为400℃,反应时间为72h时,所得产物为一阶FeCl3-NiCl2-GIC。反应过程中存在FeCl3先插入石墨层间,然后NiCl2逐渐替换FeCl3的插层反应机制。
声作用功率对炭/炭复合材料表面磷酸钙生物活性陶瓷涂层的影响
熊信柏, 李贺军, 黄剑锋, 黄敏, 孙国栋
2004, 19(01): 33-37.
摘要(2503) PDF(1439)
摘要:
采用阴极声电沉积工艺在炭/炭复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层,考察了超声场中不同声作用功率条件下的电流密度、端电压特征和声作用功率对涂层组成结构、形貌的影响及涂层与基体的结合力,SEM、EDAX、FTIR、XRD等结果分析表明:电流密度以及端电压具有更大的调节范围,且在沉积过程中两参数不随时间而改变,说明该工艺具有自优化特征;所制透钙磷石涂层形貌呈片状,由两种不同晶格参数单斜相组成;炭/炭复合材料中制备时残留的孔隙仍保留。在小于声作用功率临界条件下作用超声波,生物活性透钙磷石涂层不脱落。
聚丙烯腈纤维在水浴牵伸过程中应力-应变曲线的研究
王琴, 吕春祥, 梁晓怿, 贺福, 张睿, 凌立成
2004, 19(01): 38-44.
摘要(2218) PDF(2081)
摘要:
主要考察了聚丙烯腈纤维在水浴牵伸过程中的应力-应变曲线,以及温度、牵伸速率、水分对应力-应变曲线的影响。结果表明:聚丙烯腈纤维在水温为室温(26℃)、30℃~70℃时属于细颈牵伸,在80℃、90℃时是类橡胶牵伸,当水温低于60℃和牵伸速率太快时纤维易产生毛丝。所以在牵伸过程中,水温不能低于60℃,牵伸速率要适中,在本实验条件下,200mm/min、500mm/min比较合适,而且在水中牵伸比在空气中牵伸效果好,可获得较大的牵伸率。
无硫高倍膨胀石墨的制备及影响因素探讨
魏兴海, 张金喜, 史景利, 郭全贵, 要立中
2004, 19(01): 45-48.
摘要(2468) PDF(2356)
摘要:
以鳞片石墨、硝酸、乙酸酐、高锰酸钾为原料,采用化学法经氧化酸化插层、水洗、干燥、高温膨胀过程制备膨胀石墨,利用正交试验方法确定最佳工艺条件,并对相关影响因素及插层机理作了初步探讨。结果表明:按鳞片石墨∶硝酸∶乙酸酐∶高锰酸钾(质量比)=1∶0.7∶1.5∶0.4,反应时间90min,反应温度30℃~40℃的条件可以制备出膨胀体积达478mL/g的高倍无硫膨胀石墨。相关影响因素的大小依次为:高锰酸钾、硝酸、乙酸酐、反应时间,其中高锰酸钾的影响程度远大于其他三个因素。
聚醚砜酮薄膜在炭化过程中化学结构的变化
朱桂茹, 王同华, 张守海, 宋成文, 蹇锡高, 蔡天锡
2004, 19(01): 49-52.
摘要(2509) PDF(1414)
摘要:

用傅里叶变换红外光谱法研究了聚醚砜酮薄膜试样在氩气氛中,室温至950℃热解过程中固体残留物的内部结构的转变。根据谱带的变化规律,提出了试样在热解炭化时会沿着二氮杂萘环的N-N键断裂,形成共轭腈基及异氰基的苯环化合物。异氰基化合物进一步二聚成二苯基碳化二亚胺,后者又聚合生成含氮杂环的多环芳烃。继续热解炭化会导致芳杂环的合并和脱除HCN等气态小分子,生成连续巨大的含氮杂芳环多环化合物。再经稠环芳构化最终得到具有芳环层面结构的大分子固态残留物。

高温热处理对活性炭纤维微孔及表面性能的影响
乔志军, 李家俊, 赵乃勤, 魏娜
2004, 19(01): 53-56.
摘要(3213) PDF(1853)
摘要:
研究了1173K高温改性处理对沥青基活性炭纤维吸附性能、孔径分布、微孔结构和表面化学的影响。低温(77K)N2吸附结果表明热处理后活性炭纤维比表面积略有下降,通过密度函数理论解析活性炭纤维全孔范围的孔分布得出活性炭纤维表面孔径大于1.0nm的微孔明显减少,微孔孔径更加集中于0.5nm~1.0nm,从而提高了活性炭纤维的碘吸附值。X射线衍射分析表明活性炭纤维是乱层石墨结构,热处理使活性炭纤维类石墨微晶碳层面的层间距下降,X光电子能谱分析表明热处理后活性炭纤维表面的含氧官能团C=O和COOH的含量变化不大,而呈碱性酚羟基C-OH含量的明显下降使活性炭纤维表面碱性降低。
太西无烟煤制备微孔活性炭的试验研究
马蓉, 张丽芳, 张双全, 王新红, 唐志红, 朱文魁, 严红
2004, 19(01): 57-60.
摘要(2832) PDF(1332)
摘要:

研究了在硝酸盐与含钾化合物两种添加剂作用下用太西无烟煤制备微孔活性炭的试验条件。其制备工艺为经粉磨的原料煤和添加剂混捏挤条,然后炭化和活化。在试验中利用正交试验法,选定两种添加剂比例、炭化升温速度、活化温度、活化时间作为考查的四个因素,微孔孔容作为考查指标,得出了最佳水平组合:添加剂硝酸盐与含钾化合物的质量比为2∶1,炭化升温速度5℃/min,活化温度920℃,活化时间3.5h。用氮气吸附法对活性炭产品进行分析,并用BET法、D-R方程和密度函数理论(DFT)表征了活性炭产品的比表面、总孔容、微孔孔容和孔径分布等性能指标。并对添加质量分数为6%的添加剂和无添加剂,其余因素取最佳水平值制得的活性炭产品用DFT法进行了孔径分布分析。结果表明,相同条件下添加质量分数为6%的添加剂制得的活性炭在微孔孔容和总孔容方面都有较大的提高:微孔孔容从0.1847mL/g提高到0.3299mL/g,总孔容从0.2186mL/g提高到0.5128mL/g。

电弧法制备洋葱状富勒烯的工艺研究
章海霞, 王晓敏, 王海英, 刘旭光, 许并社
2004, 19(01): 61-64.
摘要(2200) PDF(2456)
摘要:
运用纳米Bi2O3微粒作催化剂,在电弧放电条件下,进行了纳米洋葱状富勒烯大量合成的研究。并用透射电镜对产物的形貌、结构进行了观察与分析。结果表明:纳米洋葱状富勒烯的石墨化程度很高,且直径均匀(约为25nm),结构较完善;同时伴有单核纳米洋葱状富勒烯向多核纳米洋葱状富勒烯的转变。为洋葱状富勒烯的宏量制备提供了有利线索。
空气氧化法提纯碳纳米管的研究
孙晓刚, 曾效舒
2004, 19(01): 65-68.
摘要(2984) PDF(2192)
摘要:
以乙炔为原料气,采用铁镍复合催化剂,在700℃下,由化学气相沉积法(CVD)制得了直径为10nm~30nm的多壁碳纳米管(MWNT)。然后通过空气氧化法对所获碳纳米管进行提纯,去除了碳纳米管中的无定形炭、炭纳米颗粒及炭纤维等非晶碳成分,提高了碳纳米管的纯度;并研究了提纯温度和时间的关系。结果表明:碳纳米管在空气中440℃加热3h后,烧损率趋于平稳,基本上稳定在2%左右。使用透射电镜(TEM)考察提纯前后碳纳米管的形貌,发现碳纳米管在空气中440℃加热3h后,非晶碳成分基本去除,纯度得到提高。
炭膜制备及其高效氧氮分离性能
李新贵, 刘睿, 黄美荣
2004, 19(01): 69-76.
摘要(2239) PDF(2627)
摘要:
通过论述炭膜的制备方法及其关键影响因素,系统总结了炭膜的氧氮分离性能,并将其与高性能聚吡咙膜和聚苯胺膜进行了比较,提出了今后的发展方向。指出炭膜具有优异的氧氮分离性能,其氧氮分离因子一般为10以上,最高可达36。聚酰亚胺基和聚吡咙基炭膜均表现出较好的综合氧氮分离性,大大突破了富氧膜材料的Robeson上限,位于极具吸引力的商业化区域,在空气分离中显示出了极大的应用潜力和工业化前景。
中间相沥青基炭泡沫
李凯, 栾志强
2004, 19(01): 77-78.
摘要(1409) PDF(2116)
摘要:
徐仲榆教授和他的研究活动
刘洪波, 成会明
2004, 19(01): 79-80.
摘要(1464) PDF(2007)
摘要: