新型炭材料

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沈曾民, 戈敏, 赵东林

2005, 20(04): 289-293.

摘要(2293)

PDF(2150)

摘要:
通过气相催化裂解法分别制得了螺径约为4μm、螺距为0.5μm~0.8μm的炭纤维（简称为coils-A）和螺径为20μm左右、螺距为1μm~4μm的炭纤维（简称为coils-B）。以coils-A和coils-B为掺杂体与石蜡制成复合材料在8.2GHz~124GHz范围内通过反射传输系统测量其电磁参数，结果表明该等微米级螺旋形炭纤维磁损耗为零，其中coils-B的介电参数的虚部及其损耗正切值tanδε较coils-A的高。分别以coils-A和coils-B为手性掺杂体制得填充有手性材料的夹芯蜂窝板复合材料，研究发现coils-A的吸波效果较好，在10GHz~15GHz的范围内对电磁波的反射衰减量大于10dB，在4.6GHz~18GHz 的范围内对电磁波的反射衰减量均大于5dB，在12.4GHz时最大的反射衰减量为18dB，其结果与藉由电磁参数所预测的结果相反。经计算，coils-A的手性参数ξ较大。因此，手性参数ξ对于提高吸波性能的影响大于介电参数ε的影响。

不同结构活性炭对甲苯的吸附性能(英)

宋燕, 乔文明, 尹圣昊, 持田勲

2005, 20(04): 294-298.

摘要(2947)

PDF(2097)

摘要:
考察了不同结构的活性炭样品对高浓度和低浓度甲苯蒸汽的吸附行为，采用低温(77K)氮气吸附和129Xe-核磁共振方法对所用活性炭的结构进行了表征。并将活性炭对甲苯的吸附性能与其结构进行了关联。结果表明：孔容积大的活性炭对高浓度甲苯蒸汽吸附容量大，而具有丰富微孔和较小平均孔径的活性炭对低浓度（2×10-5）甲苯蒸汽具有高的吸附容量。沥青基活性炭纤维对低浓度（2×10-5）甲苯蒸汽表现出较好的吸附能力。随着比表面积的增大，活性炭纤维对低浓度（2×10-5）甲苯蒸汽的吸附容量略有增加。OG5A, OG10A, OG15A和OG20A在30℃下对2×10-5甲苯蒸汽的饱和吸附容量分别为：202 mg/g, 219 mg/g, 221 mg/g和235 mg/g。

流延涂布法制备活性炭电极膜片的超级电容器

曾毓群, 李宝华, 周鹏伟, 康飞宇, 陈立泉

2005, 20(04): 299-304.

摘要(3110)

PDF(2298)

摘要:
应用流延涂布方法制备活性炭电极膜片，采用电极膜片层叠技术制造超级电容器。由于使用价廉的粉状活性炭做电极原料，大大提高了电容器的制造效率，为大批量生产和商业化创造了条件。电化学应用测试发现KOH体系超级电容器拥有良好的电化学性能。其能量密度可达1.16 Wh/Kg，5万次充放电循环后能量损耗率小于20％，且功率特性好，内阻和漏电流小，能够在－20℃~80℃下正常工作，保存500d后性能基本上没有衰减。

炭气凝胶及其有机气凝胶前驱体的吸附性能

吴丁财, 刘晓方, 符若文

2005, 20(04): 305-311.

摘要(2543)

PDF(1838)

摘要:
间苯二酚和糠醛的醇溶液在六次甲基四胺催化下经溶胶－凝胶过程合成醇凝胶，常压干燥后得到有机气凝胶，经炭化获得炭气凝胶。利用TEM和N2吸附表征了炭气凝胶及其有机气凝胶前驱体的结构，并通过有机蒸汽吸附实验研究了气凝胶的结构－吸附性能关系。实验结果表明：有机气凝胶和炭气凝胶对极性有机蒸汽的静态饱和吸附量高于对非极性有机蒸汽的静态饱和吸附量；提高热处理温度，有利于气凝胶对低浓度极性有机蒸汽和各种浓度非极性有机蒸汽的吸附，但不利于对高浓度极性有机蒸汽的吸附；随着有机蒸汽浓度的提高，气凝胶对极性有机蒸汽的吸附量明显增大，但对非极性有机蒸汽的吸附量影响不大，仅略微上升。此外，气凝胶的室温脱附率高达60％～85％。

PAN基预氧化纤维表面超微结构的STM研究

徐海萍, 孙彦平, 陈新谋

2005, 20(04): 312-316.

摘要(2089)

PDF(1691)

摘要:
采用扫描隧道显微镜（STM）对射频等离子法制备的聚丙烯腈（PAN）基预氧化纤维的表面超微结构进行了研究，定性了预氧化纤维的三级结构单元。结果显示：在微米尺度下，预氧化纤维表面分布有粗细不一、沿轴向排列的带状微纤，微纤之间相互交叉；在纳米尺度下，观察到微纤由相互缠结、紧密排列的超微纤组成，随着扫描范围的逐渐缩小，进一步看到超微纤由堆积起来的细小微晶组成；在原子级尺度上，微晶表面碳原子与高取向热解石墨(HOPG)相比不很规则，但具有取向排列趋势。

微氧化对二维炭/炭复合材料组织结构及试样宏观尺度的影响

李龙, 曾燮榕, 李贺军, 邹继兆, 唐汉玲, 王明福

2005, 20(04): 317-323.

摘要(2513)

PDF(1631)

摘要:
对二维炭/炭（2D C/C）复合材料在700℃～1300℃温度范围内的微氧化（氧化失重率小于6%）行为进行了研究，并采用SEM和千分尺等仪器考察了氧化前后C/C复合材料的组织结构和宏观尺度的变化，分析了微氧化对材料组织结构及试样宏观尺度（即试样的体积）的影响规律。结果表明：在700℃～1300℃温度范围内，2D C/C复合材料的微氧化行为服从线性规律，且氧化速率随温度的升高而增大。同时，随温度的升高，微氧化区域由材料的表面层区和近表面层区向材料的外表面和表面层区集中，微氧化程度加剧，而微氧化深度减小；宏观表现为试样表面处的纤维/基体界面分离明显化和纤维端头的锐化，以及C/C复合材料的体积下降。

溶胶-凝胶中Fe催化剂用量对β-SiC堆积缺陷和形貌的影响

武向阳, 靳国强, 郭向云

2005, 20(04): 324-328.

摘要(2347)

PDF(1761)

摘要:
以 Fe为催化剂，采用溶胶-凝胶和碳热还原的方法，制备出具有不同尺寸、不规则的β-SiC颗粒，并用XRD，FTIR，SEM和BET等分析手段对其进行结构表征。结果表明：在1300℃氩气氛下，不使用Fe催化剂，由酚醛树脂和正硅酸乙酯制成的干凝胶经碳热还原不能形成β-SiC，产物主要是无定形炭和SiO2 ；而使用 Fe催化剂制成的干凝胶则可形成β-SiC。此外，随着Fe用量的增加，β-SiC的颗粒尺寸和平均晶粒度增加，而堆积缺陷密度和比表面积则减小。

超声波作用下炭黑的亲水性高分子聚合接枝

赵建义, 王成扬, 李同起

2005, 20(04): 329-334.

摘要(2620)

PDF(2147)

摘要:
在超声波辐射作用下，用自由基聚合方法在炉法炭黑表面上接枝了聚丙烯酸及含磺酸基高分子的共聚高分子，并获得了相应炭黑接枝的优化条件（pH值、引发剂量、丙烯酸加入量和反应时间等）。借助XPS、FTIR及SEM等分析了炭黑接枝前后官能团的差异。结果表明：超声波作用下炭黑的聚丙烯酸接枝反应时间大大减少；接枝后获得的炭黑与水的亲合力、炭黑粒子之间的静电斥力都得到了很大提高，同时由于高分子的空间位阻，炭黑在水性体系中的分散稳定性得到了明显的改善。

针状焦基活性炭的制备及其作为EDLCs电极材料的电化学性能

李强, 李开喜, 王芙蓉, 孙国华

2005, 20(04): 335-342.

摘要(2604)

PDF(1934)

摘要:
以针状焦生焦为原料，通过KOH化学活化法，在不同活化条件下制备出一系列高比表面积活性炭，并对这些活性炭进行了孔结构表征。而后以30％ KOH溶液为电解液，测试了由所获活性炭制备的一系列电极的电双层电容性能。结果表明：在碱炭比7∶1、活化温度850℃时，所制活性炭的BET比表面积为2728 m2/g ，孔容为2.14 cm3/g ，统计平均孔径为4.4 nm，大中孔孔容占总孔孔容约50%。该活性炭电极的比电容达305 F/g，有相对较高的能量密度、良好的功率特性以及双电层电容特性。

热稳定化过程中PAN纤维热应力与热化学反应的关联性

刘杰, 王雷, 张旺玺, 李佳, 梁节英

2005, 20(04): 343-349.

摘要(2607)

PDF(1857)

摘要:
借助DSC、FTIR、EA、WAXD和热应力变化等表征手段，系统研究了六种聚丙烯腈（PAN）纤维在热稳定化过程中应力变化特征与纤维热化学反应的内在关联。结果表明：在热稳化定化过程中PAN纤维化学应力峰的起始温度和峰顶温度很好地对应了纤维DSC起始与峰顶的温度，因而可采用化学热应力表征PAN纤维环化的反应速率和程度。由于化学应力峰的变化与PAN大分子的组成、有序度、芳构化指数以及密度等特征结构参数的变化具有较紧密对应关系，意味着热应力可用于连续热稳定化过程中在线控制纤维的结构。

气体配比对硼掺杂碳纳米管生长特性的影响

王志, 巴德纯, 蔺增, 曹培江, 刘飞, 梁吉

2005, 20(04): 350-354.

摘要(2617)

PDF(1695)

摘要:
采用电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积技术（ECR-CVD），以Fe3O4纳米粒子为催化剂，CH4、B2H6和H2为气源，在多孔硅基底上制备出了掺硼碳纳米管。研究了不同B2H6/CH4气体配比对碳纳米管生长特性的影响。使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子谱（XPS）对样品的形貌、结构及组分进行表征。结果表明：B2H6对纳米管的生长具有较大影响。气源中含有少量的B2H6就会破坏纳米管的定向生长，使纳米管变得弯曲；随着气源中B2H6比例的增加，纳米管结构从中空结构转变为类竹节结构，多壁管外径由60nm～90nm增大至200nm～250nm，管壁由10nm～20nm增厚至70nm～100nm，表面变得粗糙，同时纳米管的生长速度降低；纳米管中的B/C原子比随着B2H6比例的增大而增大，当B2H6/CH4体积配比为2∶1时B/C原子比增至28∶72。

乙炔催化裂解制备碳纳米带及其结构表征

郑瑞廷, 程国安, 赵勇, 刘华平, 梁昌林

2005, 20(04): 355-359.

摘要(3011)

PDF(1956)

摘要:
以乙炔（C2H2）为碳源，铁为催化剂，通过化学气相沉积技术在单晶硅衬底上制备了碳纳米带。采用场发射SEM、TEM、激光Raman光谱等先进分析手段对其形态和结构进行了表征。研究发现：碳纳米带是一种准二维材料，厚度约30nm，宽度在几百纳米，长度在100μm量级。碳纳米带的碳层沿着与其生长轴方向一致的(002)晶向排列，碳层的边缘都弯曲折叠成封闭结构。碳纳米带中碳层的排列不很平直，其中存在大量的层错。由此认为碳纳米带可用于能源等领域。

聚苯胺/氧化石墨的合成及其在DNA识别上的应用

邹艳红, 吴婧, 刘洪波, 陈宗璋

2005, 20(04): 360-364.

摘要(2523)

PDF(2339)

摘要:
采用层离/吸附和原位聚合相结合的方法合成了聚苯胺/氧化石墨复合材料（PAn/GO）。利用TEM、AFM、XRD、FTIR等方法对PAn/GO的结构和电化学性能进行了研究。以PAn/GO修饰炭糊电极为工作电极，采用方波伏安法（SWV）检测了单链小牛胸腺DNA(CTssDNA)和双链小牛胸腺DNA(CTdsDNA)。研究结果表明：PAn/GO为当量直径约60nm～70nm的扁球状纳米颗粒，这些纳米颗粒呈链状聚集，并具有电化学活性；聚苯胺(PAn)以双层平行排列的方式嵌入氧化石墨层间和包覆在氧化石墨表面两种形式与氧化石墨结合；PAn/GO修饰炭糊电极识别单链小牛胸腺DNA(CTssDNA)和双链小牛胸腺DNA(CTdsDNA)时的峰电位分别为90.99mV和18.00mV。

类玻璃炭孔隙结构的TEM考察（英）

柯泽豪, 胡宪霖, 丁志明, 张营煌

2005, 20(04): 365-368.

摘要(2380)

PDF(1721)

摘要:
主要探讨酚醛树脂为前驱物的类玻璃炭，在炭化及石墨化至2400℃过程中，利用透射电子显微镜观察其微结构的变化。发现一些明显的微晶碳层平面完好地堆栈在孔洞周围，这些碳层结晶尺寸在20nm～200nm之间。同时，这些碳层平面排列十分整齐并延伸至孔洞的表面,这些排列完好的碳层平面主要是因在小分子物气化过程中所产生。这个气化反应会生成像石墨化应力的效果，导致在孔洞内部及边缘形成高结晶碳层平面。

影响活性炭纤维动态吸附氙性能的因素

陈占营, 王旭辉, 王亚龙, 张海涛

2005, 20(04): 369-372.

摘要(3788)

PDF(1727)

摘要:
应用正交设计方法研究了活性炭纤维动态吸附氙的性能。主要考察了吸附温度、原料气浓度和原料气流量及空白未知因素对活性炭纤维动态吸附氙平衡吸附量的影响。结果表明：吸附温度、原料气浓度以及原料气流量为影响平衡吸附量的最重要的因素。其中，吸附温度对平衡吸附量的影响最大，其次是原料气的浓度和原料气的流量。

炭/炭复合材料高温抗氧化涂层的研究进展

黄剑锋, 李贺军, 熊信柏, 曾燮榕, 李克智, 付业伟, 黄敏

2005, 20(04): 373-379.

摘要(3250)

PDF(3289)

摘要:
阐述了近年来国内外炭/炭复合材料高温抗氧化涂层在玻璃、贵金属、陶瓷以及复合涂层等涂层体系方面的新近展，总结了炭/炭复合材料高温抗氧化涂层在已有制备工艺的完善以及新工艺的开发等方面的最新研究成果，结合涂层炭/炭复合材料在航空、航天以及军事领域的应用背景对高温抗氧化涂层的下一步发展趋势进行了展望。指出：目前的研究结果尚达不到严酷环境下的应用要求，炭/炭复合材料高温抗氧化涂层下一阶段将向着长寿命、耐高温、抗冲刷和低成本的方向发展；涂层新工艺的开发和涂层与基体结合研究将是下一步的研究重点；多相复合涂层和梯度陶瓷涂层有望取得在高温冲刷环境下长时间应用的突破性进展。

纳米门炭及纳米门电容器

朱春野, 曹高萍

2005, 20(04): 380-381.

摘要(2508)

PDF(3017)

摘要:

持田勲教授和他的科研活动

宋燕, 乔文明, 尹圣昊

2005, 20(04): 382-383.

摘要(2237)

PDF(1626)

摘要:

关于“Carbyne”的中文译名的一封信

杨裕生

2005, 20(04): 384-384.

摘要(1339)

PDF(1608)

摘要:

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