新型炭材料

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谢华清, 崔万秀

2008, 23(01): 1-6.

摘要(2404)

PDF(587)

摘要:
通过加热碳纳米管和强酸的混合物，使碳纳米管的憎水表面发生氧化。加热含经处理的碳纳米管的悬浮液，使之脱水，得到自组装的碳纳米管圆片，该圆片可直接分散。扫描电镜图显示该圆片由局部规则排列的碳纳米管构成；红外光谱和光电子谱分析表明在化学处理过程中，碳纳米管的表面产生了含氧官能团；虽然拉曼谱测出处理过程增加了缺陷，但是X射线衍射结果表明碳纳米管类似石墨的层状结构得到保留；同时研究了经处理的碳纳米管的热稳定性。这种自组装且可分散的碳纳米管圆片为研究碳纳米管结构材料和碳纳米管复合材料提供了有效途径。

单壁碳纳米管-DNA复合物的微观结构和电化学性质

杨鎏佺, 向东亚, 杨全红, 赵琢

2008, 23(01): 7-11.

摘要(4296)

PDF(1140)

摘要:
对单壁碳纳米管DNA复合物(SWCNTDNA)的微观结构和电化学性质进行了研究。TEM观察表明：通过DNA辅助超声，绝大多数成束单壁管离散为单根分散的碳管。AFM结果进一步证明DNA均匀缠绕在单根离散的碳纳米管外壁，形成稳定的SWCNTDNA复合物。这一自组装过程同时也是碳管的纯化过程，催化剂颗粒在超声过程中被除去。初步探讨了SWCNTDNA复合物的电化学电容性质，结果显示：通过与单链DNA(ssDNA)的杂化作用，SWCNTs的电化学性质得到改善。与SWCNTs相比，SWCNTDNA复合物的比电容提高了117.9%。

炭纤维表面生长碳纳米管

赵建国, 刘朗, 郭全贵, 史景利, 翟更太, 宋进仁

2008, 23(01): 12-16.

摘要(2602)

PDF(956)

摘要:
采用化学气相沉积工艺在炭纤维表面生长了碳纳米管，并观察了它的微观形貌，且对其影响因素进行了初步研究。结果表明：纤维表面的纵向沟槽可以负载催化剂粒子，是生长碳纳米管的物理基础；催化剂的浓度太高，金属粒子容易团聚长大，所得碳纳米管的管径较大；而催化剂浓度太低，则不能在炭纤维整个表面均匀生长碳纳米管；最佳的催化剂溶液的浓度是0.05mol/L的硝酸钴。比较了铁、钴、镍三种过渡金属催化剂，从形成的碳纳米管的质量来看，钴催化剂最佳。

选择冲洗法在碳纳米管内部填充金属粒子

傅强, Gisela Weinberg, 苏党生

2008, 23(01): 17-20.

摘要(2644)

PDF(659)

摘要:
报道一种直接合成纳米碳管衍生材料的方法。利用纳米碳管的表面张力和毛细管作用，经过注入和选择冲洗法的两步法，制备填充铁、钴和镍的纳米碳管。通过选择合适的注入和洗脱溶液，金属粒子只会填充在纳米管内部。使用扫描电镜和扫描透射电镜研究证实金属粒子仅存在于纳米碳管内部。

炭纤维增强轻质矿粉混凝土的热电行为

Bahar Demirel, Salih Yazicioglu

2008, 23(01): 21-24.

摘要(2559)

PDF(834)

摘要:
炭纤维增强混凝土能用来感知温度，其因在于短炭纤维的P型传导性引起的塞贝克(Seebeck)效应所致。通过测量添加炭纤维或矿质掺和物（飞灰、硅土粉）前后六种波特兰水泥基混凝土的热电功率，研究了炭纤维增强轻质混凝土热敏的能力及其矿质掺合物对Seebeck效应的影响。结果表明: 炭纤维增强轻质混凝土具有类似于炭纤维增强标准混凝土的Seebeck效应,只是Seebeck系数因掺合了矿粉而减低。掺有矿粉的炭纤维增强轻质混凝土可用作建筑物的热传感器.

活性可控聚合制备水溶性单壁碳纳米管

王国建, 王瑶, 黄思浙, 刘琳

2008, 23(01): 25-29.

摘要(2673)

PDF(836)

摘要:
利用一种活性可控聚合方法——可逆加成断裂链转移（RAFT）聚合将水溶性聚合物以共价键接枝到单壁碳纳米管的表面，从而制得一种水溶性的单壁碳纳米管(SWCNT)。RAFT聚合采用丙烯酸作为单体，双硫酯(PhCS(S)CH(CH3)Ph)为链移剂。结果表明：聚丙烯酸（PAA）已通过共价键接到单壁碳纳米管表面。经RAFT聚合得到的单壁碳纳米管表面接枝聚丙烯酸（PAAgSWCNT）在水中的溶解性得到了显著改善。

天然石墨球-热解炭核壳结构的制备及电化学性能研究

刘树和, 英哲, 王作明, 李峰, 白朔, 闻雷, 成会明

2008, 23(01): 30-36.

摘要(2577)

PDF(677)

摘要:
通过化学气相沉积的方法，以乙炔为碳源，天然石墨球为原料，采用不同流化床CVD工艺和不同的反应时间，制备出具有光滑表面或颗粒状热解炭包覆层的核壳构型改性天然石墨球。改性天然石墨球的核体是具有高度有序石墨结构的天然石墨，而壳体是无序结构的热解炭。与天然石墨球相比，具有核壳结构的改性天然石墨球的首次库仑效率和循环性能都得到显著改善。尤其是具有颗粒状热解炭包覆层的改性石墨具有优异的循环性能，在41次循环后其放电容量仍为首次容量的84%，这一改善归因于表面沉积的颗粒状热解炭有效地降低了改性天然石墨颗粒之间的接触电阻和增加了接触面积。

热处理活性半焦的表面性质和 SO2脱除活性

上官炬, 李春虎, 苗茂谦, 杨直

2008, 23(01): 37-43.

摘要(2212)

PDF(960)

摘要:
前驱体和表面改性过程都影响着活性半焦脱除SO2的活性。在氮气中、800℃下对原料半焦进行热处理，并在固定床反应器上测试了其脱除SO2的活性。利用酸碱滴定、工业分析和元素分析、X射线光电子能谱（XPS）、傅立叶转换红外光谱（FTIR）等表征原料半焦和活性半焦表面化学性质。结果表明：石墨碳是原料半焦和活性半焦样品表面的主要碳功能团。表面C=O基团（酮、内酯、羰和醌类中）和吡咯N分别是原料半焦表面的氧、氮功能团。热处理导致半焦表面含氧基团分解、表面含氧和含氮基团分布改变、表面C=O基团（酮、内酯、羰和醌类中）明显下降；而化学吸附氧和水增加，吡咯N变成类吡啶结构。醚类和 π - π* 离域基团的增加提高了活性半焦表面的碱性。热处理提高了活性半焦脱除SO2的活性。影响SO2脱除活性的表面基团可能是具有碱性性质的醚类、 π - π* 离域及含氮基团。

利用电沉积Ni纳米晶制备无缠绕阵列碳纳米管

鲍桥梁, 冉祥, 张晗, 祁祥, 傅强, 潘春旭

2008, 23(01): 44-50.

摘要(3166)

PDF(652)

摘要:
以金属Cu基板上脉冲电沉积Ni纳米晶薄膜作为催化剂，在乙醇火焰中制备了直立、无缠绕阵列碳纳米管。利用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）和激光拉曼谱仪（Raman）对不同工艺制备的Ni纳米晶薄膜和阵列碳纳米管的形貌进行了表征。结果表明：通过综合控制脉冲电沉积参数、电沉积时间和火焰中的合成时间，可以获得大面积、密集、均匀、直立、无缠绕、形态良好、重复性高的阵列碳纳米管。脉冲电沉积Ni纳米晶和合成无缠绕阵列碳纳米管的最佳工艺条件是：脉冲电沉积正、负脉冲的工作频率为154Hz、占空比为38.5%、电沉积时间为1min、基板预热至600℃、火焰中停留1min。通过对生长机理的研究发现：当电沉积时间较短时，获得的Ni纳米晶薄膜较薄，具有较高的局域粗糙程度和催化活性，有利于碳纳米管的同时大面积“拥挤生长”形成阵列结构；另外，通过调整脉冲电沉积参数，可以控制Ni纳米晶的大小，从而控制碳纳米管的长径比，当长径比较小时即可获得无缠绕的阵列碳纳米管。

粒状增强体种类对沥青基炭复合材料性能的影响

郭领军, 李贺军, 李克智, 王闯

2008, 23(01): 51-57.

摘要(2706)

PDF(723)

摘要:
采用普通液压机及新型的模压半炭化成型工艺，在大气环境下制备出了高密度、低成本、应用广的三种焦炭(冶金焦、沥青焦Ⅰ和沥青焦Ⅱ)颗粒增强的沥青基炭复合材料（简称PCCs）。通过对PCCs材料先后进行快速焙烧处理，沥青浸渍－炭化致密化处理和高温石墨化（2373K）处理，制得了PCC材料的焙烧样品、致密化样品和石墨化样品。通过力学性能试验，SEM和XRD等方法，研究了增强体焦炭颗粒的种类对沥青基炭复合材料的体积密度和抗压强度的影响。结果表明：PCCs材料抗压强度的高低，除了与其体积密度相关外，还与其所采用的增强体焦炭颗粒的耐压强度、微观结构和表面状态有密切的关系。焦炭颗粒的耐压强度愈高、表面越粗糙、开孔孔隙越多，其对沥青基炭复合材料的增强作用也就越显著。无论PCCs材料是焙烧样品、致密化样品、还是石墨化样品，用磨碎冶金焦制备的PCCs材料的三种样品的抗压强度最大，用沥青焦Ⅱ制备的PCCs材料的次之，用沥青焦Ⅰ制备的CRPCC材料的最小。粒状增强体的种类对CRPCC材料的力学性能不仅具有非常重要的影响，而且其强度也具有一定的遗传性。

炭气凝胶负载PtRu纳米颗粒用作甲醇氧化催化剂

杜鸿达, 李宝华, 干林, 吴鹏, 康飞宇, 曾毓群

2008, 23(01): 58-62.

摘要(2842)

PDF(724)

摘要:
采用乙二醇还原法制备了以炭气凝胶（CA）为载体的PtRu纳米颗粒催化剂。透射电镜（TEM）观察得知：PtRu的粒径为3nm左右，且在载体CA表面均匀分散。循环伏安和恒电位测试表明：催化剂的甲醇氧化启动电位和载体的孔结构没有明显依赖关系。以平均孔径较大的炭气凝胶为载体制备的催化剂拥有较高的甲醇氧化催化活性。可以认为催化剂活性的差异主要是由其不同的传质性能决定的。甲醇在较大的孔中扩散比较快，更容易到达PtRu颗粒的表面，从而提高了贵金属Pt的利用效率。

模板法制备沥青烯基有序中孔炭

周颖, 余桂红, 张艳, 李俊宁, 邱介山

2008, 23(01): 63-68.

摘要(3891)

PDF(1007)

摘要:
以煤炭直接液化工艺过程的副产物——沥青烯为碳源，中孔硅分子筛SBA15为模板，采用模板炭化法制备了具有规则结构的中孔炭。制备过程包括利用溶剂夹带法将沥青烯填充到模板孔道内，炭化模板孔道内的沥青烯以及脱除模板等步骤。利用扫描电镜、透射电镜、粉末X射线衍射仪对产品的微观形貌和结构进行了分析；测定了材料的抗氧化性能、导电性能以及对N2的吸附特性。结果表明：产品具有对模板结构反转复制的规则结构，其比表面积为562m2/g，孔容为0.566cm3/g，孔尺寸呈单分布，平均孔径为3.57nm；此外，材料具有良好的抗氧化性能，空气环境下300℃处理后样品仍保持规则的孔结构形态；其平均电阻率为0.16Ω•cm左右，属半导体材料导电性能范畴。

C/C复合材料显微结构的微米、纳米尺度研究

梁加淼, 周庚衡, 贺连龙

2008, 23(01): 69-74.

摘要(3008)

PDF(515)

摘要:
利用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜以及拉曼光谱对化学气相渗透C/C复合材料的形貌特征、显微结构以及石墨化度进行了系统表征。结果表明，热解炭是由厚度在几十到几百纳米的片层结构组成，这些片层结构围绕炭纤维呈层状排列；热解炭为粗糙层结构，在离子束的轰击下很容易撕裂和扭折。炭纤维/热解炭界面上存在一个宽度大约为15nm的无序区，该区域的形成可能与热解炭的沉积工艺有关。炭纤维和热解炭的石墨化度均很低，热解炭的R(R=ID/IG+D’)值由内层到外层逐渐降低。

石油沥青对乳化法煤沥青基炭微球的改性机理

薛运伟, 杨常玲, 吕永根, 荣海琴, 王鹏, 潘鼎

2008, 23(01): 75-80.

摘要(2858)

PDF(812)

摘要:
通过在煤焦油沥青中添加石油沥青获得沥青甲苯胶体溶液，然后与聚乙烯醇（PVA）的甘油溶液乳化，制备了煤沥青基炭微球。为了阐明沥青在甲苯中的溶解性及其与PVA中憎水的亚甲基亲合力对于微球形成的影响，在煤沥青中添加了不同比例的与PVA中憎水的亚甲基更具亲合力的石油沥青，建立了一个微球成形机理的模型。研究发现，添加石油沥青可以促进乳化液中沥青分子与分散剂界面上表面活性剂分子的取向稳定性，从而明显改善沥青微球的球形度。石油沥青的添加降低了混合后沥青的软化点，为使沥青微球的软化点高于空气氧化始温，需要选择适当的添加比例。

碳纳米管性质对填充镍结构的影响

李换英, 任秀彬, 郭向云

2008, 23(01): 81-85.

摘要(2359)

PDF(696)

摘要:
采用蒙特卡罗方法研究了碳纳米管的直径、形貌以及与金属镍之间的相互作用对填充镍结构的影响。结果表明：碳纳米管的直径决定内部金属的结构，并且随着直径的增加，含有中心原子链的同轴层状结构和不含中心原子链的同轴层状结构交替出现。另外，碳纳米管的形貌与金属-纳米管之间相互作用对填充镍的结构并没有显著的影响。

激光法制备碳质纳米材料

孙景, 胡胜亮, 杜希文

2008, 23(01): 86-94.

摘要(2416)

PDF(655)

摘要:
通过介绍在气体和液体介质中激光与固体材料相互作用的过程，评述了激光在不同介质中发生物理化学现象的差异。与气相中相比，激光冲蚀液体中固体材料产生的气态等离子区受到了液体限制，在该区域会产生更高的气态密度、温度和压力，适合于亚稳相纳米晶的合成。同时评述了激光制备碳基纳米材料的进展。激光在气相和液相中均可制得碳纳米管，气相中适于制备结构完整的碳纳米管，而液相中有利于纳米金刚石的合成。激光冲蚀液体中的石墨靶制备的纳米金刚石粒径较大，辐照石墨悬浮液工艺不仅可以获得超细的纳米金刚石还可以获得线型碳。激光法制备的碳基纳米材料具有尺寸小、纯度高和形状多样性，在未来有着广泛的潜在应用价值。

碳化物衍生炭

徐斌, 曹高萍

2008, 23(01): 95-96.

摘要(1780)

PDF(339)

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