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2015年  第30卷  第1期

Graphical Contents
2015, 30(1): .
摘要(192) PDF(300)
摘要:




锂离子电池负极用纤维状炭材料
楠顶, 黄正宏, 康飞宇, 沈万慈
2015, 30(1): 1-11.
摘要(768) PDF(1441)
摘要:
纤维状炭材料有各种尺度和形貌,由于成本和性能缺乏竞争力,制约其在锂离子电池负极材料中的应用。随着纳米技术的发展,一些改性后的新型炭纤维表现出良好的负极材料性能。文章综述了近年各种纤维状炭材料用作锂离子电池负极材料的国内外研究进展。依据纤维状炭材料的结构、性能及其研究思路,分别归纳了石墨纤维、炭纤维及具有各种微观结构的炭纳米纤维作为负极材料的电化学性能及应用前景。结果表明,纤维状炭材料作为锂离子电池负极材料的研究,经历了从石墨化炭纤维到非石墨化炭纤维,从微米级直径到纳米级直径,从注重研究工艺参数到注重研究和设计微观结构的过程。从提高容量和倍率性能的潜力及成本和可工业化角度考虑,纤维状炭材料极有可能是未来炭负极材料的重要选择。
直接碳燃料电池燃料的研究进展
刘国阳, 张亚婷, 蔡江涛, 张晓欠, 邱介山
2015, 30(1): 12-18.
摘要(747) PDF(1778)
摘要:
直接碳燃料电池(DCFC)具有能量转化效率高、污染低、燃料来源广等优点,是缓解能源危机和环境污染的一种有效途径,其性能与所使用的燃料密切相关。本文介绍DCFC的发展历史、研究现状及发展动态,评述了煤、焦炭、活性炭、石墨等含碳物质作为DCFC燃料的优缺点,分析讨论了碳燃料的晶体结构缺陷、表面含氧官能团对阳极电化学反应的促进作用,以及碳燃料的电解质润湿能力、孔隙结构、电导率、粒径大小对阳极电化学反应的质量传递与电荷传递的相互关系; 探讨了阳极催化剂促进阳极反应并提高电池性能的机制;简要讨论了DCFC碳燃料的未来发展趋势。
催化剂对炭黑转变为纳米炭微球和碳管的影响
Vijayshankar Asokan, Dorte Nørgaard Madsen, Pawel Kosinski, Velaug Myrseth
2015, 30(1): 19-29. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60172-X
摘要(589) PDF(730)
摘要:
以二茂铁和二茂镍为催化剂, 采用化学气相沉积法在1000℃下,炭黑 (CB)转变为炭纳米微球和碳管。利用XRD, SEM, TEM, HR-TEM 和 Raman等对样品进行表征。结果表明,二茂铁和二茂镍质量比不同,可得到形貌不同的纳米炭的结构。与单金属催化剂相比,采用双金属催化剂合成的纳米炭结构具有高结晶度。催化剂颗粒填充在碳管内部或包裹在碳管外部,主要取决于催化剂与炭黑的质量比。当炭黑:二茂铁:二茂镍为1:2:2时,得到结晶度高的催化剂包裹多壁纳米炭微球结构。
原位自组装石墨烯块体材料:性质、结构及pH依赖自组装行为
王刚, 贾丽涛, 侯博, 李德宝, 王俊刚, 孙予罕
2015, 30(1): 30-40. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60173-1
摘要(1047) PDF(914)
摘要:
通过水热法自组装制备出块体石墨烯水凝胶材料,其具有优异的机械性能和弹性;同时发现在调节水凝胶机械性能方面,控制反应的pH值要比常规的反应时间和反应物的浓度更有效。其次,系统研究了石墨烯水凝胶的结构-性能关系和自组装行为。研究发现,在水热条件下,石墨烯具有pH值依赖自组装行为。其中,石墨烯所含羧酸基团在不同pH值下的电离状态有所不同,进而导致石墨烯自组装行为的差异。将石墨烯独特的组装行为与其分子结构和胶体相互作用相互关联,对于设计新型的、多功能的、良好机械性能的石墨烯结构具有重要指导作用。
CaCl2催化NaBH4还原氧化石墨烯
杨真真, 郑庆彬, 邱汉迅, 李静, 杨俊和
2015, 30(1): 41-47. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60174-3
摘要(703) PDF(2095)
摘要:
以CaCl2作为催化剂、NaBH4为还原剂,还原氧化石墨烯。还原反应能在室温下进行,并以去离子水作为唯一的溶剂,此法是一种低能耗、环保并简易的方法。通过红外光谱、紫外光谱、X射线光电子能谱、表面电阻测量手段研究CaCl2添加量对氧化石墨烯还原程度的影响。采用透射电子显微镜和原子力显微镜观察氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的形貌。结果表明,以氯化钙作为催化剂还原氧化石墨烯,能更有效地去除氧化石墨烯表面的含氧官能团,提高还原氧化石墨烯的导电性。当CaCl2添加浓度达到50 mmol/L时,还原氧化石墨烯C/O比达到5.38,表面电阻达到18.6 kΩ/sq。
不同还原温度制备RGO/MnO2复合材料对电容增效的影响
王令云, 王勇, 章海霞, 王晓敏
2015, 30(1): 48-53. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60175-5
摘要(762) PDF(1500)
摘要:
将氧化石墨烯GO (Graphene oxide)进行热还原得到RGO(Reduced graphene oxide),通过液相法原位合成出RGO/MnO2电极复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、四探针法和循环伏安测试表征分析复合材料的表面形貌、微观结构、电导率和比电容。结果表明,相较于纯MnO2和GO/MnO2电极材料,RGO/MnO2复合材料比电容得到提高。热还原温度为600℃时比电容最高,为321F·g-1。这可能是GO的加入显著降低了MnO2的团聚程度,增大了MnO2参与赝电容反应的活性面积。热还原得到的RGO有效提高了复合材料的电导率,其残留的含氧官能团提供了一定的赝电容。
化学气相沉积法制备纳米炭纤维块体
葛翔, 吴晓龙, 王际童, 龙东辉, 乔文明, 凌立成
2015, 30(1): 54-62.
摘要(796) PDF(773)
摘要:
以乙烯为碳源、无负载型铜镍(Cu-Ni)合金为催化剂,采用催化化学气相沉积法(CVD),制备出性能优异的纳米炭纤维(CNF)块体,并考察制备条件对CNF块体的形貌、机械性能及比表面积的影响。结果表明,CNF块体的成形主要依赖于催化剂Cu-Ni的组成、生长温度及生长时间等因素。当Cu-Ni质量比为2:8、生长温度为580℃时,经3h制备的CNF块体,其密度、压缩弹性模量、比表面积分别达到0.28g/cm3、1.7KPa和117m2/g。CNF生长初始阶段的形貌观察表明,章鱼状粗纤维和细纤维交织成的三维网络结构是块体成形的主要原因。
大直径沥青基炭纤维/ABS树脂高导热复合材料的制备与表征
易静, 袁观明, 李轩科, 杜鸿达, 董志军, 李保六, 林剑峰
2015, 30(1): 63-70.
摘要(628) PDF(798)
摘要:
将大直径中间相沥青基石墨化纤维定向排列后与ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)树脂通过热压成型,制备出单向炭纤维ABS树脂基复合材料。借助X射线衍射、扫描电子显微镜和偏光显微镜等手段对炭纤维及其树脂基复合材料的晶体结构、形貌和光学织构进行表征,并研究纤维石墨化温度及体积分数对其复合材料导热性能的影响。结果表明,复合材料沿炭纤维轴向和径向显示出差异;复合材料沿纤维轴向的室温热扩散系数随纤维石墨化温度和体积分数的增加而增大。
凹凸棒石/炭对低浓度亚甲基蓝的吸附性能
吴雪平, 徐艳青, 张先龙, 吴玉程, 高鹏
2015, 30(1): 71-78. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60176-7
摘要(745) PDF(1063)
摘要:
通过水热处理凹凸棒石和纤维素获得凹凸棒石/炭纳米复合材料,研究该复合材料对亚甲基蓝的吸附性能。考察吸附条件对吸附行为的影响,以及吸附动力学和热力学研究。亚甲基蓝的吸附行为符合二级吸附速率方程,吸附等温方程符合Langmuir方程。吸附热力学参数的计算值表明,亚甲基蓝在该复合材料上的吸附是自发、吸热的过程。
氟化石墨烯用作一次锂电池正极材料的性能
许耀, 詹亮, 王赟, 王艳莉, 施云海
2015, 30(1): 79-85. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60177-9
摘要(1030) PDF(1064)
摘要:
以异丙醇/水、氟化石墨分别作试剂和原料,采用液相剥离法制备出氟化石墨烯。所制氟化石墨烯呈二维、无定型的多孔结构,其中F含量高达49.7%。氟化石墨烯丰富的C-F键及其超薄的二维纳米结构有利于Li+在充放电过程中的存储和扩散,因此所制氟化石墨烯具有优异的电化学性能,尤其有较大的功率密度。
微波法制备电化学电容器用花生壳基活性炭
吴明铂, 李如春, 何孝军, 张和宝, 隋吴彬, 谭明慧
2015, 30(1): 86-91. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60178-0
摘要(892) PDF(1306)
摘要:
以花生壳为原料,氢氧化钾为活化剂,采用微波加热制备出活性炭,所制活性炭用于制备电化学电容器用电极材料。通过氮气吸附、恒流充放电及循环伏安对所制活性炭的孔结构及电化学性能进行研究。结果表明,活性炭的比表面积、总孔容、比电容以及能量密度在炭化时间(6-10min)以及KOH与花生壳的质量比(0.6-2.0)的范围内存在最大值。当KOH/花生壳的质量比为1.0,微波功率为600W,活化时间8min,所制活性炭(AC1-600-8)比表面积达1277m2/g,并且经1000次循环后,其能量密度高达8.38Wh/kg。因此采用微波加热、KOH活化是一种快速制备电化学电容器用活性炭的低成本方法。
反应烧结制备碳化硅增强石墨复合材料及其性能
韩永军, 李青彬, 燕青芝, 唐睿
2015, 30(1): 92-96.
摘要(764) PDF(1149)
摘要:
以鳞片石墨和硅粉为混合原料,采用真空热压烧结工艺制备碳化硅增强石墨基复合材料。考察原料中硅粉含量对复合材料性能和结构的影响。XRD与SEM分析表明,经1900℃热压烧结后,硅粉与石墨发生原位反应生成碳化硅强化相,形成的碳化硅均匀分散在石墨片层间。随着硅质量分数从28.06%提高到37.94%,复合材料的弯曲强度从112MPa提高至206MPa。此外,当硅含量低于31.46%时,复合材料的摩擦系数恒定为0.1,与纯石墨的摩擦系数相当。