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2007年  第22卷  第01期

全pH范围内超疏水大面积的微米螺旋炭丝(英文)
周新红, 崔光磊, 智林杰, 张书圣
2007, 22(01): 1-6.
摘要(2266) PDF(1408)
摘要:
通过控制催化前驱体(酒石酸铜)的电化学氧化在金属表面形成了铜催化剂,并通过铜催化裂解乙炔在金属表面制备了大面积的微米螺旋炭丝。用SEM, FTIR,XPS 和测接触角对所制制螺旋炭丝进行了表征。发现螺旋炭丝具有非常好的化学稳定性和全PH范围的超疏水性质。这种炭丝被期待用做特殊的界面功能材料。
锂在人造石墨、中间相炭微球及无定形碳中的扩散系数(英文)
郭华军, 李新海, 张新明, 王红强, 王志兴, 彭文杰
2007, 22(01): 7-11.
摘要(2269) PDF(1765)
摘要:
采用X-射线衍射及恒电位阶跃计时电流法测定了不同炭材料的结构及锂在这些炭材料中的扩散系数。发现炭电极的放电程度与结构对锂在炭电极中的扩散系数有重要影响。随着放电程度的增加,锂在MCMB电极中的扩散系数由4.43×10-9 cm2/s减少到5.24×10-10 cm2/s,在50%的放电程度下,锂在蔗糖热解炭、树脂热解炭、人造石墨及MCMB中的扩散系数分别为1.4×10-10 cm2/s,5.75×10-10 cm2/s, 1.24×10-9 cm2/s,2.1×10-9 cm2/s。与无定形碳如蔗糖热解炭及树脂热解炭比较,锂在石墨化炭如人造石墨、MCMB中的扩散要容易得多。
一种新型C/C复合材料——石墨粉增强热解炭
赵建国, 李克智, 李贺军
2007, 22(01): 12-16.
摘要(4094) PDF(1793)
摘要:
通过热梯度化学气相渗透工艺制备了石墨粉增强热解炭基复合材料(G/C Composites),采用偏光显微镜、SEM观察了其微观组织结构,运用电学和机械实验对其性能进行了研究。结果表明,热解炭能从不同的方位与石墨颗粒包裹性地结合,充分地填充石墨颗粒间的孔隙。G/C复合材料呈现各向同性,密度高(1.85g/cm3),体积电阻率高(148.4μΩ·m),具有优异的力学性能(抗弯强度为50MPa,耐压强度为120MPa)。G/C复合材料的力学性能比纯石墨高一倍,抗压强度与炭毡增强C/C复合材料相当,弯曲强度比炭毡增强C/C复合材料略低。
硝苯地平在球状活性炭中的吸附及缓释行为
吕春祥, 凌立成, 袁淑霞, 梁栋, 李永红
2007, 22(01): 17-22.
摘要(2010) PDF(1393)
摘要:
采用球状活性炭作为硝苯地平药物载体,借助N2吸附仪表征了球状活性炭的比表面积和孔结构,利用SEM表征了球状活性炭的表面形貌,通过考察球状活性炭比表面积、孔隙结构与吸附性能和体外释放性能的关系,研究了球状活性炭对硝苯地平的吸附及缓释行为。结果表明:比表面积大、孔隙结构发达、孔径分布集中在2nm~5nm之间的中孔型活性炭,对硝苯地平的吸附能力较强,吸附量可达19.5mg/g;所制缓释微丸缓释效果良好,在接近人体胃液介质中累计释放率达到19.2%;球状活性炭对硝苯地平的释放动力学符合Higuchi模型,药物基本以恒定速率主动释放。
2D-C/C复合材料及其石墨化制品烧蚀特性分析
汤素芳, 王道岭, 邓景屹, 杜海峰, 刘文川, 杨柯
2007, 22(01): 23-27.
摘要(2957) PDF(1199)
摘要:
以液化石油气为碳源,2D炭纤维织物为基体,通过1000℃~1100℃沉积热解炭,制备了沉积态2D-C/C复合材料。通过对沉积态2D-C/C复合材料在2800℃热处理10h制备了石墨态2D-C/C复合材料。采用小型发动机烧蚀实验对两种复合材料的烧蚀性能进行了测试和评价;通过比较两种复合材料的孔隙分布、基体和纤维的结合强度以及热导率,解释了它们不同的烧蚀特性和烧蚀机理。结果表明:沉积态2D-C/C复合材料由于孔隙分布少、基体和纤维结合强度大、面间热导小,烧蚀主要由热化学反应(氧化)控制,烧蚀表面平整,烧蚀率为0.033mm/s。石墨态2D-C/C复合材料由于孔隙分布多、基体和纤维结合强度小,烧蚀主要由氧化和机械剥蚀控制,烧蚀表面出现烧蚀坑,烧蚀率为0.046mm/s。
煤种对蜂窝状活性炭性能的影响
柳来栓, 刘振宇, 黄张根, 刘增厚
2007, 22(01): 28-34.
摘要(2057) PDF(1317)
摘要:
以云南曲靖褐煤、陕西神府烟煤和山西大同烟煤与有机添加剂的混合物为原料,经过挤出成型、炭化、水蒸气活化得到蜂窝状活性炭,采用N2吸附、压力试验、热天平等测试手段对得到的样品进行了分析表征。结果显示,煤种和活化程度显著影响蜂窝状活性炭孔结构、着火温度和机械强度,以大同煤为原料制备的蜂窝状活性炭具有高的比表面积(884m2/g)、着火温度(535℃)和机械强度(>13MPa)。煤基蜂窝状活性炭的机械强度随大孔容积的增加呈下降趋势。煤基蜂窝状活性炭的着火点与其中的挥发份含量成反比关系,而与灰分含量无关。
低温CoCl2催化热处理中间相炭微球用作锂离子电池负极材料
张永刚, 王成扬, 闫裴
2007, 22(01): 35-39.
摘要(2428) PDF(1479)
摘要:
在过渡金属化合物氯化钴参与下低温(<1000℃)处理中间相炭微球(MCMBs),制备高容量锂离子电池的炭负极材料。Raman分析和X射线衍射分析表明,热处理后MCMBs以低温炭结构为主,但微球表面的碳微晶尺寸较内部增大;电化学恒电流测试表明,热处理后MCMBs的可逆容量明显提高,在不降低充电容量的前提下将首次库仑效率从52.2%提高至86.7%,循环性能也得到积极改善。认为热处理后MCMBs电化学性能的提高是由于低温催化热处理使得材料表面结构更加有序化,从而阻止电解液分子的进入及发生不可逆电化学反应。
非晶金刚石膜在口腔医学材料中的应用
孙延, 姚月玲, 朱晓瑜, 张冬梅, 陈刚, 钟科, 黎永钧
2007, 22(01): 40-46.
摘要(2113) PDF(1669)
摘要:
采用带过滤的阴极真空等离子电弧镀膜技术,对口腔牙用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂及纯钛材料进行了表面镀覆非晶金刚石膜的改性处理,获得了镀覆非晶金刚石膜的PMMA树脂和镀覆非晶金刚石膜的纯钛口腔牙用材料。通过细胞培养和动物实验,考察了非晶金刚石膜的生物相容性。采用HA-1型涂层附着力划痕试验仪研究了非晶金刚石膜与PMMA树脂和与纯钛的结合力及镀覆非晶金刚石膜PMMA树脂和镀覆非晶金刚石膜纯钛的耐磨性能。在人工唾液中模拟口腔环境进行电化学分析测试了镀覆非晶金刚石膜纯钛材料的耐腐蚀性能。借助SEM观察了镀覆非晶金刚石膜纯钛材料的表面形貌。实验结果显示:非晶金刚石膜细胞毒性评级为0级,溶血率为3.08%,短期全身毒性试验为阴性;PMMA树脂经极化预处理后可镀覆结合力为(10.86±0.79)N的非晶金刚石膜;镀覆非晶金刚石膜纯钛表面自腐蚀电位和过钝化电位正移。表明非晶金刚石膜作为生物材料,其生物安全性、耐腐蚀性及镀膜结合强度达到口腔医用材料的要求。
催化处理Lyocell纤维在热解过程中的结构与性能变化
吴琪琳, 龚静华, 张志海, 潘鼎
2007, 22(01): 47-52.
摘要(2629) PDF(1552)
摘要:
分别采用扫描电镜(SEM)、广角X-ray衍射(WAXD)和小角X-ray散射(SAXS)研究分析了经含硫酸和尿素催化剂催化处理的Lyocell纤维在热解过程中结构、性能的变化。发现在低温热解前阶段(<200℃)随着处理温度的升高其密度增大,高于200℃后密度有所下降。纤维强度则表现出先下降后升高的变化规律,并在150℃~200℃温度区存在一个“零强度点”。在此过程中纤维聚合度也发生了类似强度的变化。同时,纤维结晶结构由纤维素II型向炭纤维的二维乱层石墨结构转化。
炭钌复合电极碱性电化学电容器的研究(英文)
苏岳锋, 吴锋, 包丽颖, 杨朝晖
2007, 22(01): 53-58.
摘要(1942) PDF(1463)
摘要:
采取溶胶凝胶法在活性炭表面合成RuO2·xH2O,经150℃热处理制得炭钌复合材料。将炭钌复合电极作为碱性电化学电容的正极,研究不同钌含量复合电极的电化学性能,实验证实,当复合电极中的钌质量分数达30%时,其比电容可从纯活性炭电极的241F/g增加到333F/g,且复合电极具有与活性炭电极同样优异的高功率放电特性;随着复合电极中钌含量的增加,电极的比电容也会相应地增加,而当电极中的钌质量分数大于10%后,水合氧化钌的贡献比电容却逐渐下降,并稳定在440F/g左右。
T300和T700炭纤维的结构与性能
李东风, 王浩静, 贺福, 王心葵
2007, 22(01): 59-64.
摘要(2534) PDF(3229)
摘要:
利用SEM、元素分析、XRD和激光Raman光谱研究了T300和T700的形貌、化学组成和微观结构参数。结果发现:T700炭纤维表面光滑,而T300炭纤维的表面有大量的沟槽。表明前者是用干喷湿纺原丝,后者是用湿法纺丝原丝。两种纤维的断面均呈现出颗粒状特征。T700的含碳量高于T300,含氮量低于T300。两者的微观结构参数(d002、La和Lc)差异佐证了T700的炭化温度高于T300。T700的择优取向角Z比T300小2.3°,是石墨微晶致密有序排列的反映,因而使其体密度比T300高2.27%,空隙率低7.54%。所以致密化赋予了T700较高的拉伸强度。
酚醛-糠醛基炭气凝胶对NaCl溶液的电吸附行为
王万兵, 张睿, 刘希邈, 王灿, 凌立成
2007, 22(01): 65-69.
摘要(2301) PDF(1453)
摘要:
以酚醛-糠醛基炭气凝胶为电极,用恒电位仪提供直流电压,在静态电吸附装置进行了NaCl溶液电吸附试验。考察了NaCl溶液浓度、炭气凝胶电极厚度及施加的电位等因素对电吸附的影响。研究表明,随着NaCl溶液浓度的增加,电吸附量明显增加。在低浓度下,微孔的“电场交叠效应”非常显著。0.6V~2.0V范围的电吸附试验表明,电位在1.5V以下电吸附量随电位改变异常显著,1.5V以后变化趋缓。炭气凝胶电极厚度在0.5nm~1.5mm范围增加时,电吸附量呈现单调减少的趋势。在电压为1.2V厚度为0.5mm时,其电吸附量达到12.7mg/gCA。理想的电吸附电极应富含中孔并尽可能降低电极厚度。
低碳钢基体表面氧乙炔碳化焰法沉积纳米炭纤维(英文)
雷淑梅, 匡同春, 成晓玲, 尹诗衡, 朱红梅
2007, 22(01): 70-74.
摘要(2522) PDF(1392)
摘要:
低碳钢经浓硝酸浸蚀预处理后,调节氧乙炔火焰成碳化焰,预处理过的低碳钢基体表面火焰沉积获得纳米炭纤维涂层。采用扫描电镜、X射线衍射和显微激光拉曼光谱等先进分析手段对其形态和结构进行了表征。研究发现纳米炭纤维相互缠绕弯曲,石墨化程度高,直径为80nm~100nm、长度为4μm~5μm,形态短而粗。纳米炭纤维相互排列紧密但与基体结合力弱易从低碳钢表面脱落,浓硝酸浸蚀预处理的低碳钢表面在火焰中形成大量氧化铁颗粒,催化纳米炭纤维成核生长。
前驱体对炭泡沫孔结构的影响(英文)
闵振华, 曹敏, 张书, 王秀丹, 王永刚
2007, 22(01): 75-79.
摘要(2307) PDF(1499)
摘要:
分别以煤沥青、石油中间相沥青和AR沥青为前驱体制备炭泡沫材料。采用GPC测定前驱体分子量, SEM观察所制炭泡沫的孔结构,光学显微镜测量所制炭泡沫的孔径及其分布。结果发现,由于煤焦油沥青不含中间相,且QI含量较高,导致在实验条件下不能直接制备出合格的炭泡沫。以石油中间相沥青和AR沥青为原料均能制备出具有分布均匀开孔结构,且微观各向异性的炭泡沫。由AR沥青制备的炭泡沫呈现平均孔径较小(212μm)、孔壁较薄、孔径分布较窄(180μm~300μm)、开孔率较高、以及韧带排列较规整等特点,表明低QI含量、低分子量且分布较窄的前驱体有利于发泡。
壳状碳纳米颗粒的制备和分散
谢华清
2007, 22(01): 80-83.
摘要(2041) PDF(1423)
摘要:
利用高功率CO2连续激光照射C2H2,使之热解,成功制备了中空壳状碳纳米颗粒(CNSs) ,为增强其分散性,用王水对所制备的CNSs进行表面处理。利用TEM、XRD、FTIR以及Zeta电位测量等技术对CNSs和经化学处理后的碳纳米颗粒(T-CNSs) 进行了对比分析。结果表明:CNSs壳层内碳原子呈石墨状规则排列;T-CNSs表面带有含氧的亲水官能团,使其很容易分散;化学处理没有改变CNSs的结构。
液苯介质放电制备洋葱状富勒烯
刘雯, 杨永珍, 张艳, 刘旭光, 王晓敏, 许并社
2007, 22(01): 84-87.
摘要(2286) PDF(1810)
摘要:
以液体苯(C6H6)为放电介质,石墨做电极,成功地制备了洋葱状富勒烯(Onion-like Fullerenes,OLFs)。重点考察了电流对OLFs产量的影响,利用高分辨透射电镜(HRTEM)和X-射线衍射(XRD)对所得产物进行了表征。结果表明:电流大小是影响OLFs产量的主要因素,所制OLFs直径分布可控制在10nm~30nm范围内。
空气氧化处理对三维编织炭复合材料性能的影响
王玉果, 吴广顺
2007, 22(01): 88-91.
摘要(2312) PDF(1349)
摘要:
利用真空浸渍法制得三维编织炭纤维增强环氧复合材料,研究了空气氧化处理前后炭纤维表面状态的变化以及表面处理对三维编织复合材料力学性能的影响。结果表明:空气氧化处理使炭纤维的比表面积和表面粗糙度发生了变化,随着氧化温度和氧化时间的增加,炭纤维的比表面积有不同程度的增加;但同时伴随着炭纤维强度的下降。经450℃-1h空气氧化处理后,复合材料的弯曲强度、弯曲模量和剪切强度分别提高了149%,91%和29%,但冲击强度下降了23%。
金刚石薄膜抗激光破坏研究
韩杰才, 高巍, 朱嘉琦
2007, 22(01): 92-96.
摘要(1939) PDF(1407)
摘要:
介绍了金刚石优异的光学和力学特性,对金刚石薄膜在从紫外到红外波段以及不同脉宽激光参数下的激光损伤行为和损伤阈值进行了评述。分析了不同激光工作参数对金刚石薄膜的激光损伤机理,认为石墨化导致晶格失稳是金刚石薄膜激光损伤的主要原因。金刚石薄膜石墨化有两种方式:垂直表面向体层方向石墨化和平行表面按分层的方式逐层石墨化。