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2012年  第27卷  第04期

流延法制备高热导率定向石墨/高分子复合片层材料
周绍鑫1, 2,  祝 渊1,  杜鸿达2,  李宝华2,  康飞宇1
2012, 27(04): 241-249. doi: DOI: 10.1016/S1872-5805(12)600
摘要(1862) PDF(1244)
摘要:
以天然鳞片石墨为原料,PVB为黏结剂,PEG和DBP混合物为增塑剂,通过流延工艺在室温下制备了定向排列的石墨/聚合物片层复合材料。系统分析了不同黏结剂用量和流延刀口高度下复合片层材料的定向排列状况,并探讨了定向排列程度对其热导率的影响。XRD和SEM的结果表明,石墨/聚合物复合片层材料显示了不同程度的定向排列。热导率测试结果表明,片层复合材料的热导率随着定向排列程度的提高而增大。通过优化黏结剂的用量和流延刀口高度制备了具有较高热导率的片层复合材料,其热导率最高可达490 W/(m · K)。
石墨烯负载Pt-Co纳米粒子及其在氧化还原反应中的应用
马延文1, 2| 刘忠儒3| 王博琳3| 朱 磊2| 杨建平1| 李兴鳌1
2012, 27(04): 250-257. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60016-X
摘要(2045) PDF(989)
摘要:
采用微波-乙二醇方法还原氧化石墨烯和Pt(IV)、Co(II)粒子混合物,再经300 ℃ H2还原,制备了石墨烯负载Pt-Co合金催化剂(Pt-Co/G)。利用透射电镜、X-射线能谱、X-射线衍射和光电子能谱对所制催化剂进行表征。Pt-Co合金的粒径为3 nm~8 nm,均匀地分散在石墨烯片上。与单金属的Pt/G和商品化的Pt/C催化剂相比,所制合金化的Pt-Co/G催化剂对氧还原反应展现出高的催化活性和可比拟的稳定性,显示了其在燃料电池中的应用潜力
氮掺杂石墨烯的制备及其电催化氧气还原性能
马贵香1, 2,  赵江红1,  郑剑锋1,  朱珍平1
2012, 27(04): 258-265.
摘要(2132) PDF(4478)
摘要:
通过改良Hummers法制备氧化石墨(Graphite oxide, GO),采用爆炸辅助还原法将GO还原剥离并原位掺杂得到氮掺杂石墨烯(Nitrogen-doped graphene,N-RGO)。采用TEM、SEM、FI-IR、XPS、XRD及Raman等分析手段对N-RGO的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转环盘电极技术测试了其电催化氧气还原活性。TEM和SEM结果表明,爆炸条件下GO被很好地剥离开来,得到只有几层厚度的石墨烯;FI-IR及XPS结果表明, GO中大部分含氧官能团被脱除,C/O原子比达到26.2,是目前所得GO还原程度非常高的方法之一,且氮元素成功掺杂进石墨烯晶格中,掺杂氮的原子质量分数约为2.11%;电化学测试结果显示,氧气还原的极限扩散电流由非氮掺杂石墨烯(Reduced graphene oxide,RGO)的0.24mA提高到N-RGO的0.49mA,尽管爆炸辅助还原得到的RGO对氧气还原也显示出较好的催化活性,但掺杂之后的N-RGO具有更高的催化活性。
还原热处理对石墨烯薄膜导电性的影响
王永祯,  王 艳,  韩 非,  蔡晓岚
2012, 27(04): 266-270.
摘要(1956) PDF(1327)
摘要:
用改进的Hummers法制备了氧化石墨,通过超声、沉聚和自组装等工序制得氧化石墨烯薄膜,真空热处理后获得石墨烯薄膜。利用X射线晶体衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)和拉曼(Raman)光谱等研究了石墨烯薄膜制备过程中各阶段产物的微观特征变化。结果表明,自组装方法制备氧化石墨烯薄膜简单易行,厚度尺寸可控,微观层状结构良好。热处理使石墨烯薄膜具有导电性,随温度升高导电率不断提高,在1 100 ℃时可达到536S/cm。
纳米石墨片/共聚物复合材料及其耐热、导电和气密性
Gyanaranjan Prusty1,  Sarat K Swain1, 2
2012, 27(04): 271-277. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60017-1
摘要(2748) PDF(1150)
摘要:
通过原位乳化聚合制备了不同膨胀石墨含量(1%、2%、3%和4%质量分数)的聚丙烯腈-聚甲基丙烯酸甲酯共聚物/膨胀石墨纳米复合材料。通过紫外-可见和傅里叶变换红外光谱验证了共聚物及纳米复合材料结构的形成。用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜研究了膨胀石墨在聚合物基体中的分散性及其形貌。用热重考察了复合材料的耐热稳定性,同时也考察了复合材料的电导特性及其阻抗随膨胀石墨含量的变化规律。研究表明,随着复合材料中石墨含量的增加,复合材料的氧气密性和热稳定性获得较大程度的改善。
不同炭材料对电极对染料敏化太阳能电池性能的影响
冯 俊| 刘贵山| 马铁成| 胡志强| 吴凯卓| 张娓娓
2012, 27(04): 278-282.
摘要(1629) PDF(1102)
摘要:
分别以石墨/活性炭/炭黑/碳纳米管为原料,采用丝网印刷技术制备染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极。分析比较了各原料的孔结构、比表面积及各原料制膜的方块电阻对组装电池性能的影响。结果表明,对于制备DSSC对电极的原料而言,孔尺寸要有一定的分布范围,孔形状要求口径大于或至少等于体径;比表面积并非越大越好,还应考虑其内部孔结构;制膜的方块电阻并非是影响电池性能的决定性因素。另外,原料的颗粒形状及排布方式也影响电池的性能。笔者以比表面积31.163m2 · g-1、方块电阻12.5 Ω/□的碳纳米管所制碳膜组装的电池性能最佳,光电转化效率达5.87%。
添加炭黑和碳纳米管对酚醛树脂热解炭的结构及抗氧化性的影响
梁 峰| 李 楠| 李轩科| 鄢 文
2012, 27(04): 283-287. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60018-3
摘要(2324) PDF(955)
摘要:
采用酚醛树脂为原料,分别以炭黑和碳纳米管作为改性添加剂制备酚醛树脂热解炭。利用差热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)和压汞法孔径分析对酚醛树脂热解炭进行表征,探讨添加剂和热处理温度对树脂热解炭的结构和抗氧化性的影响。结果表明,碳纳米管和炭黑均可提高热解炭的石墨化度和抗氧化性;碳纳米管改性树脂热解炭的石墨化度高于炭黑改性树脂热解炭,但由于前者热解炭的显微结构中较高的气孔率,所以使其抗氧化性劣于后者。升高热处理温度同样可改善热解炭的抗氧化性和提高石墨化度。
PAN基炭纤维皮芯结构的高温演变规律
苏灿军| 高爱君| 罗 莎| 徐樑华
2012, 27(04): 288-293.
摘要(1861) PDF(964)
摘要:
以 T300 聚丙烯腈(PAN)炭纤维为研究对象,在1500℃~2500℃进行石墨化处理, 采用元素分析、XRD、TEM和Raman测试手段从成分含量、聚集态结构、碳化学结构、微晶结构等方面分析研究 PAN 炭纤维在高温热处理过程中皮芯结构的演变规律及机理。结果表明,随热处理温度的升高,氮元素含量和d002逐渐减少,碳含量和石墨微晶网面宽度(La)不断增加。超过1900℃后La增加显著。由径向4点的Raman结果可知,皮层的G峰强度比芯层强(1700℃时G峰位置无变化)。然而,2500℃ 热处理后,从纤维芯向皮层的G峰位置从1588.2 移至1582.2cm-1处,G峰和D峰的半峰宽强度分别从46.3 降至 28.9cm-1,46.9 降至36.7cm-1处。不同热处理后皮芯微观结构的差异与氮元素的脱除和温度有密切关系。低于1900℃时,由于较短的分散通道和较高的皮层温度,接近皮层的氮元素更易脱除,这导致随温度的升高,皮层比芯层的La增加缓慢。超过1900℃时,氮元素完全脱除,皮层石墨化快于芯层,导致皮芯差异加剧,皮层呈较高的模量和芯层呈较高强度。
中药渣制备活性炭及其工艺优化
杨 娟| 丘克强
2012, 27(04): 294-300.
摘要(1778) PDF(986)
摘要:
以中药渣为原料,采用真空化学活化法制备活性炭,并以活性炭的亚甲基蓝和碘吸附值为优化指标,选用Doehlert设计安排实验,在合适的范围内,对影响ZnCl2活化法最重要的两个因素活化温度和浸渍比进行了优化。结果表明,在实验条件范围内,对于所有的响应,活化温度的影响均大于浸渍比,且两者对活性炭产率的影响都不大。得到的最优条件为活化温度474℃,浸渍比1.225,在此条件下制得活性炭的亚甲基蓝值和碘值分别为316mg · g-1和994mg · g-1,与理论模型计算值非常接近。和普通商品活性炭相比,用该实验方法所制活性炭具有更好的实际吸附效果。
双模板结构导向剂制备有序介孔炭
张 煜| 王同华,  米盼盼
2012, 27(04): 301-306.
摘要(1799) PDF(911)
摘要:
以间苯二酚/甲醛制备的酚醛树脂为碳前躯体,三嵌段共聚物F127和P123作为主辅结构导向剂,采用有机-有机自组装的方法制备有序介孔炭(Ordered mesoporous carbons,简称OMCs)。采用X射线衍射仪、透射电镜和N2吸/脱附手段对所制OMCs进行表征,研究了反应时间以及主辅模板剂的比例对介孔孔道结构的影响。结果表明,随着反应时间从24h延长至72h,介孔炭有序性先增后减;当主辅模板剂F127/P123摩尔比为0.0027∶0.0027时,所得介孔炭有序性较好,为P6mm型孔道结构,介孔孔容和比表面积分别为0.59cm3/g和640.34m2/g,平均孔径为3.68nm.
直流热阴极PCVD法间歇生长模式制备金刚石膜
姜宏伟,  黄海亮,  贾相华,  尹龙承,  陈玉强 彭鸿雁
2012, 27(04): 307-310.
摘要(1543) PDF(736)
摘要:
采用直流热阴极PCVD(Plasma chemical vapor deposition)法间歇生长模式制备金刚石膜,通过加入周期性的刻蚀阶段清除金刚石膜在一定生长期中形成的石墨和非晶碳等杂质,实现了金刚石膜生长的质量调控。间歇式生长过程分为沉积阶段和刻蚀阶段,两个阶段交替进行。采用Raman光谱、SEM和XRD对所制金刚石膜的品质进行了表征,并与同样生长条件下连续生长模式制备的金刚石膜样品进行了比较。结果表明,当单个生长周期为30min(沉积时间为20min、刻蚀时间为10min)时,直流热阴极PCVD法间歇生长模式制备的金刚石膜中的非金刚石相杂质含量低于连续间歇生长模式制备的金刚石膜。
碳化铪含量对C/C复合材料喉衬烧蚀性能的影响
李淑萍1| 李克智1| 杜红英2| 张守阳1| 沈学涛1
2012, 27(04): 311-314.
摘要(2051) PDF(965)
摘要:
将炭毡浸渍于饱和的HfOCl2 · 8H2O乙醇溶液中,经600℃热处理形成HfO2/C复合材料,然后采用热梯度化学气相沉积工艺在2100℃进行致密化和石墨化处理使HfO2 转化为 HfC而得到碳化铪(HfC)改性、整体炭毡增强的炭/炭(HfC-C/C)复合材料整体喉衬。利用小型固体火箭发动机试车台装置,在7MPa 、 3200℃烧蚀 3s以测定HfC含量对喉衬烧蚀性能的影响。 结果表明,HfC质量分数为5.7%的HfC-C/C喉衬线烧蚀率减小了25.2%;HfC质量分数为8.7%的HfC-C/C喉衬线烧蚀率减小了49.6%。 同时,当HfC质量分数为5.7%时,HfC-C/C喉衬出现了以恒定线烧蚀率为特征的稳态烧蚀阶段,且该阶段的持续时间随HfC含量的增加而增加。
从炭材料到低碳社会 ——2012世界炭会议介绍
刘旭光1, 2
2012, 27(04): 315-318.
摘要(1601) PDF(1448)
摘要:
第十届海峡两岸炭材料学术研讨会顺利召开
李 佳| 康飞宇
2012, 27(04): 319-320.
摘要(1401) PDF(1267)
摘要: