新型炭材料

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2014, 29(2).

摘要(697)

PDF(775)

摘要:

3D二硫化钼/石墨烯组装体的制备及其催化脱硫性能

王旭珍1, 2, 3, 　刘　宁1, 　胡　涵2, 　王新平1, 　邱介山2

2014, 29(2): 81-88.

摘要(1202)

PDF(2107)

摘要:
采用水热合成法，原位一步还原硫钼酸铵/氧化石墨前驱体，得到三维的二硫化钼/石墨烯（3D-MoS₂/G）组装体催化剂。通过X-射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电镜、透射电镜以及低温氮吸附等手段对其结构和形貌进行表征。以羰基硫（COS）的催化加氢转化为评价指标，对比研究微波处理前/后组装体催化剂的加氢脱硫性能。与传统硫化法制备的MoS₂/γ-Al₂O₃催化剂相比，经微波处理的水热一步法构筑的3D-MoS₂/G-160M组装体显示出优异的催化加氢脱硫活性，在较低的反应温度下（260℃），COS转化率即可达100%。这种优异的催化性能归结为三维组装体的特殊结构及高度分散在其石墨烯片层上的MoS₂纳米晶的共同作用。

K₂CO₃活化废弃纤维板制备含氮活性炭双电层电极

张铭洋, 　金小娟, 　赵　强

2014, 29(2): 89-95. doi: 10.1016/S1872-5805(14)60128-1

摘要(858)

PDF(1045)

摘要:
以废弃中密度纤维板为原料，通过K₂CO₃活化制备活性炭双电层电容器电极。探讨炭化温度（500℃）、碱炭比（K₂CO₃与炭化物的不同质量比，即2.5、3、3.5和 4）、活化温度（800℃）和活化时间（1 h）对电极电化学性能的影响，并对活性炭进行表面化学结构、孔隙性质和电化学性能进行表征。结果表明,经炭化和活化作用，所得活性炭均含有氮元素，含氮质量分数为0.93%~2.86%。在不同质量活化剂K₂CO₃的作用下，所得活性炭BET比表面积分别为569~1027m²/g，不同比表面积活性炭作电极经测试得到不同质量比电容，所得比电容为147~223F/g。另外，当碱炭比为3.5时，所得活性炭电极的质量比电容和电化学性能最佳，归因于此条件下所制活性炭具有高比表面积和大的孔隙，并含有含氮官能团。

活性炭表面改性及其对CO₂吸附性能的影响

高　峰1, 　王　媛1, 　李存梅1, 　徐志雄2, 　张长明2, 　王建龙2, 　李开喜2

2014, 29(2): 96-101.

摘要(975)

PDF(871)

摘要:

采用硝化-还原法对高比表面积活性炭进行改性以提高其对CO₂的吸附性能。利用氮吸附、FT-IR、元素分析、XPS等方法对改性前后的样品进行表征，并通过高压吸附装置测试CO₂吸附性能。结果表明，改性样品对CO₂的吸附量在室温下和319.15K下分别为17.72mmol/g和14.01mmol/g，比原样分别提高了49%和70%（单位比表面积吸附量的增加幅度），这可能与改性样品的表面连接了碱性较强的伯氨基等含氮官能团有关。改性样品经4轮缓和条件下的吸附-脱附循环后，吸附量未明显下降，表明改性样品仍以物理吸附为主。

以Ni/ZSM-5为催化剂制备纳米碳质材料

Justyna Majewska, Beata Michalkiewicz

2014, 29(2): 102-108.

摘要(878)

PDF(863)

摘要:
以ZSM-5分子筛为模板担载金属镍（Ni/ZSM-5）为催化剂，在不同质量分数Ni和温度下进行气相化学沉积过程得到氢气和纳米碳质材料（碳纳米管、纳米炭纤维）。氢气和纳米碳质材料的产率随Ni质量分数增加和反应温度升高而显著地增加，但当Ni含量为8%时产率却减小。纳米碳质材料的形貌与反应温度密切相关。在较高温度下可沉积出碳纳米管，在较低温度下则可得到纳米炭纤维。随着反应时间的延长Ni/ZSM-5的催化活性降低。

多壁碳纳米管的氧化剪断处理及其分散性

毕　松1, 2, 　苏勋家1, 　侯根良1, 　刘朝辉1, 　肖　舟1, 　肖永栋2, 　曹茂盛3

2014, 29(2): 109-117.

摘要(936)

PDF(1205)

摘要:
利用混合强酸对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行氧化浸泡处理。采用透射电镜、原子力显微镜、Raman光谱、红外光谱等分析手段对处理前后的MWCNTs进行表征，探索氧化浸泡时间对MWCNTs微观形貌及剪断过程的影响，并对氧化剪断后短碳管在水溶液中的分散性进行研究。结果表明,MWCNTs在混酸中浸泡72h左右可以使其从缺陷处剪断，形成管长为200~1500nm的短直管，且碳管表面及端口处嫁接上羟基和羧基活性基团。由于极性官能团的存在, 使得MWCNTs的等电点从4.5下降到3.5, 沉降实验和分光光度测试显示短碳管在有适量阴离子型表面活性剂存在的pH≈2的水溶液中超声振荡40min后具有良好的分散效果。

碳纳米管的加入方式对低碳铝炭材料性能的影响

梁　峰1, 李　楠1, 刘百宽2, 贺中央2

2014, 29(2): 118-125.

摘要(966)

PDF(901)

摘要:
分别以多壁碳纳米管-氧化铝（CNT-Al₂O₃）复合粉体和直接加入的添加方式，以MWCNTs为增强材料，电熔白刚玉（粒径为1~3mm和0~1mm）为骨料，板状刚玉粉（粒径≤0.043mm）、鳞片石墨粉（粒径≤0.147mm）、单质硅粉（粒径≤0.074mm）为基质，热固性酚醛树脂为结合剂，制备出MWCNTs复合低碳Al₂O₃-C材料，研究MWCNTs及其不同的加入方式对复合材料的常温物理性能、高温抗折强度、抗热震性和抗氧化性的影响。采用扫描电子显微镜和高分辨率透射电镜对MWCNTs及复合材料的表观形貌进行观察。结果表明，CNT-Al₂O₃复合粉体中的MWCNTs在基质中分散均匀，可降低试样的气孔率，提高试样的致密度、机械强度、高温抗折强度和抗热震性；直接加入的MWCNTs不但对试样的常温物理性能和抗热震性无明显改善，而且降低了试样的高温抗折强度下降。MWCNTs的加入可改善低碳Al₂O₃-C试样的抗氧化性，其中以加入CNT-Al₂O₃复合粉体的加入形式效果最佳。

炭/炭复合材料SiC/Mo(Six、Al1-x)₂抗氧化涂层

王向辉1, 　翁　力1, 　张伟刚2

2014, 29(2): 126-131.

摘要(854)

PDF(810)

摘要:

为了提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能，应用多相反应技术在C/C复合材料表面制备SiC/Mo(Six、Al1-x)₂复合涂层。利用扫描电镜、电子能谱、X射线衍射仪等测试手段对涂层材料的微观结构和物相组成进行分析，同时研究涂层C/C复合材料在超音速气流中的抗氧化性能。结果表明,C/C复合材料表面形成的抗氧化涂层显示出明显的双层结构，从外向内分别为Mo(Six、Al1-x)₂与SiC的复合层和纯SiC层，同时有少量的Mo_4.8Si₃C_0.6存在于涂层中。在温度为1800K、气体速率1500m/s的超音速气流中氧化冲刷96s，以及在2550K和室温下热循环24次的测试条件下，制备的SiC/Mo(Six、Al1-x)₂涂层材料均未发生破坏现象。涂层材料优良的抗氧化性能和抗热震性能主要归因于基体C/C复合材料的高强度以及在氧化过程中材料表面形成的连续稳定的SiO₂和Al₂O₃玻璃相。

炭纤维/氨基化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能的分子模拟

Kamal Sharma1, 　Mukul Shukla1, 2

2014, 29(2): 132-142.

摘要(1079)

PDF(655)

摘要:
采用分子动力学模拟(MD)分析炭纤维/氨基化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的力学性能。采用碳纳米管作为环氧树脂的主要增强材料以期提高三相复合材料的力学性能。建立固化的环氧树脂模型以提高碳纳米管和基体间的粘结强度。炭纤维体积分数设定为60%，碳纳米管体积分数为0.25%-5%。结果表明，碳纳米管体积分数从0.25%增加至5%时，沿炭纤维方向上的杨氏模量由92GPa提高至224.4GPa，抗张强度由1.35GPa提高至2.85GPa。

蒙脱土改性炭泡沫复合材料

王　茜, 　李贺军, 　张雨雷, 　李克智, 　王　斌

2014, 29(2): 143-148.

摘要(1028)

PDF(1012)

摘要:
以酚醛树脂、BJO-0930酚醛微球为原材料，与适量蒙脱土混合，采用模压成型法制备出酚醛泡沫前驱体，在Ar气保护下进行800℃炭化处理，得到蒙脱土改性闭孔微球型炭泡沫复合材料。探讨蒙脱土对炭泡沫微观结构、压缩强度和热导率的影响。结果表明，蒙脱土改性炭泡沫复合材料的基体相与微球相结合更紧密，孔隙率降低；压缩强度提高到25.54MPa；热导率也明显降低，800℃下的热导率降为0.588W/(m·K)。

导热填充物对石蜡复合相变储热系统传热行为影响的数值模拟

汪向磊1, 2, 　郭全贵2, 　仲亚娟3, 　王立勇2, 　许　剑1, 　王晓东1, 　谭春青1

2014, 29(2): 149-154.

摘要(902)

PDF(1336)

摘要:
采用有限元方法模拟圆柱体潜热蓄热系统中的相变蓄热过程。该模型为：以圆柱体封装装置存储相变物质石蜡，圆柱体中间插入一根热水铜管给相变物质供热，不同数量的铜肋片或者不同质量分数的压缩膨胀石墨用于提高相变传热速率。其中铜肋片沿圆柱体径向方向插入圆柱体内；熔融石蜡经过真空浸渗到压缩膨胀石墨内形成压缩膨胀石墨/石蜡复合材料，然后将复合材料填充到圆柱体内。该模型包括四个物理过程：热传导、流体流动、相变传热和对流传热。模拟结果表明，不同数量的铜肋片以及不同质量分数的压缩膨胀石墨对相变储热速率均有明显提高。添加压缩膨胀石墨比添加铜肋片更经济，传热更均匀。

聚乙二醇改性煤沥青半焦结构及其性能研究

解小玲1, 2, 　赵彩霞1, 　张怀平2, 　曹　青1

2014, 29(2): 155-160.

摘要(1059)

PDF(832)

摘要:
以聚乙二醇-200和聚乙二醇-400为改性剂、对甲苯磺酸为催化剂对煤沥青进行改性，研究改性煤沥青的化学性质、成焦的晶体结构和显微结构。结果表明，改性后的煤沥青β树脂含量提高了51.90%-55.18%，芳核的缩合度和骨架振动吸收频率显著增大；改性反应主要发生在芳环的氢位上。在800℃时的残炭率比未改性煤沥青增加了18%；此外，在低于160℃时，经聚乙二醇-400改性后的煤沥青黏度低于同温度下未改性的煤沥青黏度，而经聚乙二醇-200改性的煤沥青黏度则高于同温度下未改性的煤沥青黏度。经聚乙二醇-200改性的沥青所制半焦纤维组织结构明显改善；其有序性和堆积高度也显著提高。

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