新型炭材料

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2018, 33(2): .

摘要(129)

PDF(327)

摘要:

球床模块式高温气冷堆中的炭材料

周湘文, 杨杨, 宋晶, 卢振明, 张杰, 刘兵, 唐亚平

2018, 33(2): 97-108. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60328-2

摘要(432)

PDF(313)

摘要:
与人类使用炭材料的悠久历史相比，炭材料在核反应堆的首秀却只是发生在70多年前。凭借其优良的综合性能，炭材料在核反应堆特别是高温气冷堆（HTR）中发挥了重要作用。作为第四代核反应堆候选堆型中最有希望的代表，中国的球床模块式高温气冷堆（HTR-PM）目前正在建设中。在HTR-PM中，炭材料扮演着堆芯结构材料、反射层、燃料基体、慢化剂、热和中子屏蔽材料等多重角色。由于炭材料的尺寸和性能受高温和中子辐照的影响，因此对于在HTR-PM中使用的炭材料的各项性能都有着严格的要求。本文详细介绍了HTR-PM中各种炭材料的性能及其制造工艺的要求，并简要介绍了HTR-PM当前的现状和未来的商业化发展。此外为满足未来高温气冷堆商用核电站的全面国产化需求，对生产核级石墨和石墨粉的主要原材料如焦炭和天然鳞片石墨未来的长期稳定供应进行了展望。最后简要介绍了目前正在美国橡树岭国家实验室入堆进行辐照试验的国产核级石墨的现状和未来的辐照试验计划。本文旨在为有志于研发用于未来商用高温气冷堆核电站中的炭材料的生产厂家提供参考，文中提及的大量信息对于炭材料的科研人员也很有借鉴意义。

Ru/NiAl-LDH-o-CNTs乳液催化剂的制备及其苯甲醇选择氧化性能

单媛媛, 于畅, 张旭, 张梦迪, 董强, 邱介山

2018, 33(2): 109-115.

摘要(434)

PDF(415)

摘要:
采用温和水热方法制备了由功能化碳纳米管（o-CNTs）和片状水滑石（NiAl-LDHs）组成的NiAl-LDH-o-CNTs复合材料。采用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）技术手段研究了NiAl-LDH-o-CNTs复合物的结构特征和形貌，通过光学显微镜技术手段考察了NiAl-LDHs、o-CNTs和NiAl-LDH-o-CNTs复合物形成的乳液体系特征。以苯甲醇选择氧化制备苯甲醛为探针反应，研究了NiAl-LDHs、o-CNTs和NiAl-LDH-o-CNTs材料的乳化能力与Ru基催化剂催化性能之间的内在规律关系。结果表明，NiAl-LDH-o-CNTs固体乳化剂的乳化能力优于o-CNTs和NiAl-LDHs。以NiAl-LDH-o-CNTs为载体，Ru为活性组份的Ru/NiAl-LDH-o-CNTs催化剂催化活性最高，对苯甲醇的转化率高达96%，选择性高于99.9%。

钕负载二氧化钛-炭杂化气凝胶的制备及其光催化性能

邵霞, 潘峰, 郑励, 张睿, 张文雅

2018, 33(2): 116-124. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60329-4

摘要(380)

PDF(307)

摘要:
采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了不同钕掺量负载的二氧化钛/炭（TiO₂-C）杂化气凝胶。通过XRD，SEM，FTIR，XPS及氮气吸附脱附等温线表征了样品的微观结构、形貌及表面元素状态。在500 W汞灯照射下，以亚甲基蓝为目标降解物，研究了样品的光催化活性。结果表明，所制样品为不规则颗粒，钕的掺杂抑制了TiO₂颗粒的生长，TiO₂为锐钛矿型且炭呈现不定型态，同时Nd³⁺进入TiO₂内形成Ti-O-Nd键。在紫外光波段，样品具有较强的吸收性能，表现出紫外光照下对亚甲基蓝良好的光催化性能。当钕的负载量为3%-4%时，样品具有最佳的光催化活性，此时亚甲基蓝在紫外光照160 min后被完全降解。

电纺高导热GO/PEO纤维的制备及性能

冷向星, 郑心纬, 杜鸿达, 康飞宇

2018, 33(2): 125-130.

摘要(646)

PDF(569)

摘要:
在聚氧化乙烯（PEO）电纺纤维中添加氧化石墨烯（GO），提高电纺PEO纤维的分子链取向度，从而增加纤维的热导率。讨论了氧化石墨烯的引入影响PEO分子链取向度的机理。通过偏振红外光谱和T型法测纤维热导率，验证了当分子链取向度最高时，PEO电纺纤维的热导率最高，达到22.9 W/m·K，与块体高分子相比，热导率提升了两个数量级。

硅烷改性氧化石墨烯-聚羧酸复合物的合成及性能

王琴, 李时雨, 潘硕, 郭紫薇

2018, 33(2): 131-139. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60330-0

摘要(642)

PDF(537)

摘要:
氧化石墨烯能显著增强增韧水泥基复合材料，但会对水泥浆体的流动性能带来负面影响。通过硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对氧化石墨烯（GO）进行改性，制备出带有乙烯基的硅烷改性氧化石墨烯（S-GO），将S-GO与羧酸单体进行共聚合反应，得到硅烷改性氧化石墨烯-聚羧酸复合物（P-S-GO）。利用FTIR与XRD等手段对GO、S-GO与P-S-GO的微观结构、元素组成及分散性进行表征；同时，将P-S-GO掺入水泥净浆中，测试其流动度与流变性能。结果表明：硅烷偶联剂能通过缩合反应成功接枝到氧化石墨烯上，形成富含活性双键的氧化石墨烯，并通过与羧酸单体和大单体的共聚合反应，合成P-S-GO复合物。与GO相比，P-S-GO在水泥浆体系中有着更良好的分散能力；将P-S-GO掺入水泥浆中可以有效改善GO对于水泥浆体工作性的负面影响，改善流动度与流变性能。

碳纳米管纱在应力下的压阻效应:现象和影响因素

Jude C. Anike, Kalayu Belay, Jandro L. Abot

2018, 33(2): 140-154. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60331-2

摘要(342)

PDF(272)

摘要:
碳纳米管因机械应力敏感特性而成为传感器的理想材料。单原子层厚度的石墨烯片卷曲而成的单壁碳纳米管具有大约1 nm的管径。碳纳米管纺丝形成纱，使其能够用于结构组份中。本文研究了碳纳米管纱的几何尺寸、力学性能和准静态应力加载速率对其压阻效应的影响。应力加载速率影响碳纳米管纱的失效机理和机电特性。高应力加载速率导致拉伸强度的增加和正压阻效应，而低应力加载速率引起较高的应力失效与负压阻效应。碳纳米管纱的压阻传感器系数随应力加载速率基本不变，但其对于应力水平和碳纳米管纱的几何尺寸具有高度依赖性。作为传感器所需的线性压阻关系在高应力加载速率下相关系数为0.995，而在低应力加载速率下相关系数只有0.832。

Mo₂C改性C/C-Cu复合材料制备过程中的显微组织演变

周文艳, 彭可, 冉丽萍, 葛毅成, 易茂中

2018, 33(2): 155-161.

摘要(508)

PDF(310)

摘要:
采用熔盐法在炭/炭（C/C）坯体内部孔隙表面制备Mo₂C改性层后，真空熔渗纯Cu制备出C/C-Cu复合材料，研究复合材料制备过程中热解炭的显微组织结构演变。结果表明，具有不同石墨化度的C/C坯体经Mo₂C涂层改性后，Cu相均可充分填充改性坯体内及Mo₂C涂层内部的孔隙，获得致密性较好的C/C-Cu复合材料。经Mo₂C涂层改性后，C/C-Cu复合材料中热解炭的结构有序度提高，且越靠近Mo₂C涂层热解炭的有序度越高。另外，采用拉曼光谱分析了热解炭结构有序度提高的原因。

生物相溶性多孔炭-香豆素复合材料的制备及其细胞成像和靶向给药

S. Yallappa, Shoriya Aruni Abdul Manaf, Gurumurthy Hegde

2018, 33(2): 162-172. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60332-4

摘要(349)

PDF(249)

摘要:
将棕榈叶在惰性气氛中经一步热解过程制备出多孔炭（NPCs），并结合香豆素-6（C-6）形成NPCs-C-6复合荧光染料来进行癌细胞成像及靶向给药。通过XRD和Raman分析可知，NPCs具有高的含碳量。傅里叶红外分析表明棕榈叶中含有纤维素、半纤维素和木质素，这有利于NPCs的形成，以及香豆素-6为导航分子的细胞成像和靶向给药。采用SEM和TEM观察NPCs结合前后的结构形貌，XPS表征元素组成。采用Zeta电位为初始指标来确定颗粒分散质量，以适合生物医学应用。NPCs-C-6分析细胞毒性和成像试验表明，对正常细胞系（MDCK：ATCC® CCL-34^TM）有高的生物相溶性，对人体癌细胞系（A-375：ATCC® CRL-1619^TM与N2A：ATCC® CCL-131^TM）有高的毒性。因此，这些研究结果有望为生物基功能NPCs作治疗载体的研究进展提供新思路。

鳞片石墨掺杂对单向C/C复合材料结构和性能的影响

李游, 袁观明, 李轩科, 董志军, 丛野, 张中伟, 王俊山

2018, 33(2): 173-182.

摘要(337)

PDF(369)

摘要:
以大直径（40~50 μm）中间相沥青基炭纤维为导热相，以掺杂一定量不同粒径天然鳞片石墨的中间相沥青为黏结剂，经500℃热压成型、高温炭化及石墨化处理制备出单向高导热炭/炭（C/C）复合材料。采用偏光显微镜和扫描电子显微镜对复合材料石墨化样品的形貌和微观结构进行表征，并探讨鳞片石墨掺杂对复合材料不同方向导热性能的影响。结果表明，掺杂鳞片石墨对复合材料的体积密度影响较小，但对复合材料不同方向的导热性能有显著影响，复合材料沿纤维长度方向的室温热扩散系数随鳞片石墨体积分数和粒径的增加而减小，而垂直纤维长度方向的室温热扩散系数呈现上升趋势；添加16 vol.%粒径约为60 μm的鳞片石墨所制复合材料沿纤维长度方向热扩散系数由掺杂前的650.5 mm²/s降至510.9 mm²/s，下降了21%，而垂直纤维长度方向的室温热扩散系数由22.4 mm²/s提高到48.9 mm²/s，增加了118%。掺杂鳞片石墨明显提高了复合材料垂直纤维长度方向的导电性能和抗弯性能。

高热值板栗壳基生物质炭的制备

姜可茂, 程朝歌, 冉敏, 吕永根, 吴琪琳

2018, 33(2): 183-187. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60333-6

摘要(403)

PDF(299)

摘要:
生物质材料的再利用是缓解能源问题的有效方法。板栗壳作为一种富含纤维素、半纤维素和木质素的生物质材料，直接燃烧的热值很低。本文通过催化、预氧化及炭化3个过程，制备了板栗壳基生物质炭，并研究了在炭化过程中板栗壳的热解行为、结构和性能的转变。结果表明，炭化温度影响板栗壳基生物质炭的产率和热值。在750℃时，板栗壳基生物质炭有44.31%的产率，并且热值高达35.48 MJ/kg，明显大于一级精煤30 MJ/kg。

炭纤维作为EM生物膜载体优化除污效果的应用研究

安永真, 王春华, 苗朋, 王晓旭, 梁节英, 刘杰

2018, 33(2): 188-192. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60334-8

摘要(397)

PDF(367)

摘要:
以EM菌作为微生物来源，在相同条件下分别采用涤纶、维纶、未处理的炭纤维以及经电化学表面处理的炭纤维作为载体培养生物膜，通过废水中COD、TN、TP各指标的测定比较在不同时期各EM生物膜的除污效果。结果表明，炭纤维作为EM生物膜载体能明显优化除污效果，其中电化学处理后的炭纤维作为载体的EM生物膜系统稳定期对COD、TN、TP的平均去除率能够分别达到97.1%、92.5%、96.0%，相对有机高分子类载体系统提升5%~67%，且对外界环境的变化有很强的适应性。

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