新型炭材料

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2012, 27(05): 321-336.

摘要(2028)

PDF(10337)

摘要:
通过介绍自组装软模板法制备有序中孔炭的发展历程和基本原理，说明该方法具有操作简单、成本低、易于控制等优点。重点评述了自组装软模板法制备有序中孔炭在产物形貌控制和多级孔结构制备方面的研究进展，分析认为，今后的研究可以在拓展前驱体范围、提高宏观产物柔韧性以及导电性等方面得到进一步发展。

以不同聚合物和有机前驱体模板法制备纳米孔炭及其热性能

Magdalena Sobiesiak

2012, 27(05): 337-343. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60019-5

摘要(1769)

PDF(1387)

摘要:
以糠醇（FA）、4,4-双马来酰亚胺二苯基甲醇（BM）、BM与二乙烯基苯共聚物（BM-DVB）和蔗糖（S）为炭前驱体，硅胶为硬模板制备了六种纳米孔炭。在氦气气氛中800 ℃～1 000 ℃炭化30 min，炭化后利用质量分数40%HF脱除模板。利用元素分析、氮气吸附、热分析和漫反射红外表征产物的孔结构和化学结构及它们对多孔炭热性能的影响。结果表明，前驱体对多孔炭的性能有一定的影响。前驱体的化学结构和热处理条件对炭的孔隙结构，亲水性和热稳定性都有影响。最稳定的产物中含有氮和磷元素。

海枣核CO2活化和磷酸活化制备活性炭及其结构、吸附性能

K. Suresh Kumar Reddy, 　Ahmed Al Shoaibi, 　C. Srinivasakannan

2012, 27(05): 344-351. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60020-1

摘要(1674)

PDF(1726)

摘要:
由于具有很大的吸附容量，多孔炭材料是优良的吸附剂。笔者试图比较海枣核分别经CO2活化和磷酸活化所制活性炭的结构和吸附性能。活化过程和工艺条件对炭的物理化学性质影响较大，根据文献报道的结果选取了优化的工艺参数。基于氮气吸附等温线、SEM、FT-IR等分析结果，评估了活性炭的结构特征，吸附性能则由亚甲蓝吸附值表示。CO2活化得到了微孔活性炭，产率为44%、BET比表面积是666 m2 · g-1；磷酸活化得到了产率为14.8%的中孔活性炭，BET比表面积为725 m2 · g-1。CO2活化活性炭的平均孔径是 1.51 nm，磷酸活化活性炭的则为2.91 nm。活性炭的亚甲蓝吸附等温线分别用Langmuir等温线和Freundlich等温线进行了验证，在优化工艺条件下制备的CO2活化炭和磷酸活化炭的亚甲蓝w单分子吸附容量分别为110 mg · g-1和345 mg · g-1。然而，磷酸活化产生的亚甲蓝吸附值最高达455 mg · g-1。

改进化学气相沉积法在炭纤维表面生长碳纳米管

胡志辉1, 2|　董绍明1, 　胡建宝1, 2|　王　震1|　鲁　博1, 2|　杨金山1, 2|

2012, 27(05): 352-361. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60021-3

摘要(1803)

PDF(1494)

摘要:
采用一种改进的化学气相沉积法在炭纤维表面制备碳纳米管。为了提高炭纤维表面的润湿性能，炭纤维在浸渍之前先在CVD设备中在真空下973 K的高温处理，然后在硝酸和浓硫酸体积比为3∶1的混合酸中酸处理30 min。而改进的化学气相沉积法关键在于让催化剂的还原步骤和碳纳米管的生长步骤同时进行。这样通过减小过渡金属元素与炭纤维之间的接触时间从而降低了它们之间的相互扩散，在确保了炭纤维本身的力学性能下降程度明显小于用普通化学气相法制备的情况下生长出长且茂密的碳纳米管阵列。另外，经过对工艺参数的优化发现当用乙醇作溶剂，Fe(NO3)3 · 9H2O溶度为100 mmol/L，氢气和碳源气体比值为4/1，而生长时间为30 min时得到最好的碳纳米管阵列。

碳纳米管及炭纤维协同强韧双马来酰亚胺树脂复合材料

邱　军1, 2|　王宗明1|　金　磊1|　李　旦1|　邱挺挺1

2012, 27(05): 362-369.

摘要(1359)

PDF(1277)

摘要:
采用氨基化碳纳米管（CNTs）强韧双马来酰亚胺树脂（BMI）基体树脂，制备碳纳米管/炭纤维（CNT/CF）协同增强BMI的三相复合材料。结果表明,乙二胺以共价键的形式接枝到了MWCNTs表面，MWCNTs-NH₂表面的N元素质量分数达3.53%；质量分数为0.5% MWCNTs-NH₂的三相复合材料的弯曲模量、弯曲强度及冲击强度分别为43.85GPa、1160.62MPa和28.50kJ/m²，与CF/BMI复合材料相比，分别提高了49.56%、17.41%和19.65%。

乙二胺和己二胺氨基功能化氧化石墨烯

闫家林|　陈贵娇|　曹　君|　杨　伟|　谢邦互|　杨鸣波

2012, 27(05): 370-376. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60022-5

摘要(3039)

PDF(4755)

摘要:
采用了一种通过采用乙二胺和己二胺接枝改性制备氨基功能化石墨烯的高效、经济的方法。结果表明，该方法可对氧化石墨烯进行有效的氨基化，且官能化程度较高，每9~10个碳原子中就有一个参与氨基化反应；随着二元胺烷基链长度的增长，氨基功能化氧化石墨烯的的热稳定性得到明显提高，但在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中的分散性却会变差。

石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的制备及其性能

刘燕珍1|　李永锋2|　杨永岗1|　温月芳3|　王茂章1

2012, 27(05): 377-384.

摘要(1806)

PDF(2511)

摘要:
分别以氧化石墨粉（GO）、还原氧化石墨烯乙醇悬浮液（RGO）和热法还原石墨烯粉（TRG）为填料，分散于酚醛树脂（PR）的乙醇溶液中，再将这些基体混合物涂覆于炭纤维（CF）布上，经热压成型工艺制备氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维、还原氧化石墨烯乙醇悬浮液/酚醛树脂/炭纤维、热法还原氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料。研究了GO、RGO和TRG对复合材料结构、压缩性能、弯曲性能及磨擦性能的影响。结果表明,与纯酚醛树脂/炭纤维复合材料相比，当纳米填料的质量分数仅为0.1%时，层次复合材料的压缩性能可显著提高，其中，热法还原氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维的压缩强度和模量分别提高了178.9%，129.5%；弯曲性能也可得到一定的改善。还原氧化石墨烯乙醇悬浮液/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的最大储能模量可提高75.2%。所有改性石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的Tg均有所降低。

镧修饰羧基化氧石墨烯的抑菌性能

王晓丹1, 　周宁琳1, 　汪炜燕1, 　汤毅达1, 2, 　章　峻1, 　沈　健1, 3

2012, 27(05): 385-392.

摘要(1878)

PDF(1254)

摘要:
在氧化石墨烯（GO）的研究和应用中, 为充分发挥其优良性质,必须对其进行功能化。笔者将稀土La3+离子接枝到羧基化的GO（GO-COOH）片层上, 制备了一种功能化的镧修饰羧基化氧石墨烯（La/GO-COOH）。利用红外光谱、热重分析和透射电镜等手段对合成的La/GO-COOH进行了表征, 结果表明，La3+已通过化学和物理作用吸附在GO片层上。通过细菌生长动力学实验评价了La/GO-COOH的抑菌性能, 结果表明，La/GO-COOH对大肠杆菌有很好的抑菌效果, 当浓度为0.5mg/mL, 抑菌率达96.40%；对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌也均有抑菌效果，因此La/GO-COOH是具有抑菌性能的新型GO负载物；与未剥离的镧修饰氧化石墨（La/GTO）相比,由于剥离的GO片层的比表面积大，其吸附La3+离子的量高于氧化石墨（GTO）, 故La/GO-COOH复合物的抑菌性远优于La/GTO。

石墨粉对PEMFC用炭纸性能的影响

梁伊丽1, 2|　谢志勇1|　涂川俊1|　汤　贤1|　杨飘飘1|　金谷音1|　黄启忠1

2012, 27(05): 392-400.

摘要(1526)

PDF(1253)

摘要:
以干法成型技术所制备的聚丙烯腈基炭纤维纸作为炭纸坯体，添加有石墨粉的酚醛树脂溶液作为浸渍剂，通过浸渍、模压固化和热处理工艺制得PEMFC用炭纸。结果表明，随石墨含量的增加，炭纸的厚度、孔隙率逐渐增加，透气性、导电能力逐渐增强，密度和抗拉强度呈先增加后降低的变化规律，当石墨粉质量分数达到5%时炭纸的综合性能最佳，其基本性能参数为：厚度0.23 mm，密度0.53 g · cm-3，气透率2 080 mL · mm · cm-2 · h-1 · mmAq-1，孔隙率66%，平面电阻率2.6 mΩ · cm-1，拉伸强度19.4 MPa，符合质子交换膜燃料电池气体扩散层对炭纸的要求。采用Pt载量为0.5 mg · cm-2的MEA,在H2/Air=1.2/2.5、温度65 ℃、常压条件下进行单体电池性能测试,电流密度为800 mA · cm-2时输出电压为0.65 V，电池输出性能较好。

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