新型炭材料

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Graphical Contents

2015, 30(4): .

摘要(312)

PDF(419)

摘要:

静电纺丝制备定向排列聚酰亚胺基炭纳米纤维

张振兴, 杜鸿达, 李佳, 干林, 郑心纬, 李宝华, 康飞宇

2015, 30(4): 289-294.

摘要(660)

PDF(1475)

摘要:
均苯四甲酸二酐和二氨基二苯醚溶解在N,N-二甲基乙酰胺中,室温下聚合为聚酰胺酸。以聚酰胺酸溶液作为前驱体,在20 kV电压下静电纺丝,然后进行350 ℃热亚胺化处理可得到定向排列的聚酰亚胺纳米纤维,再于900 ℃炭化、3 000 ℃石墨化,得到均匀连续、定向排列的聚酰亚胺基炭纳米纤维,纤维直径约100 nm。结果表明,聚酰胺酸质量分数为20%的溶液电纺性能最佳,3 000 ℃石墨化处理后的炭纳米纤维具有典型的石墨结构。

富氮多孔纳米炭纤维的制备及其用作超级电容器电极材料

马昌, 史景利, 李亚娟, 宋燕, 刘朗

2015, 30(4): 295-301.

摘要(560)

PDF(713)

摘要:
以商业聚酰亚胺树脂为前驱体,经过静电纺丝和一步炭化制备出富含氮原子的纳米炭纤维,采用扫描电镜、低温氮吸附和XPS等手段对纳米炭纤维的结构进行表征,考察不同炭化温度下纳米炭纤维的孔结构与表面含氮官能团的演变。结果显示,所得聚酰亚胺纤维经过一步高温处理便可得到微孔发达且富含氮原子的纳米炭纤维。随着炭化温度的升高,纳米炭纤维的比表面积与氮含量均逐渐降低。700 ℃炭化得到的纳米炭纤维的比表面积达到447 m²/g、纤维平均直径为234 nm、表面氮含量达到4.1%。将所得纳米炭纤维直接用作超级电容器电极,采用循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗对其电化学性能进行考察。所得富氮纳米炭纤维表现出优异的电容量和表面电化学活性,其比电容达到214 F/g,单位比表面的电容量达到0.57 F/m²。

嵌段共聚物直接热解法制备介孔炭材料及其在超级电容器中的应用

汪勇, 孔令斌, 李晓明, 冉奋, 罗永春, 康龙

2015, 30(4): 302-309. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60191-3

摘要(494)

PDF(741)

摘要:
以嵌段共聚物为前驱体,通过直接热解聚丙烯腈嵌段苯乙烯(PAN-b-PS-b-PAN)制备新型纳米多孔炭材料。炭材料制备依赖于嵌段共聚物分子的设计,而分子量可控、分布范围较窄的嵌段共聚物则通过可逆加成链转移(RAFT)聚合方法合成。所制炭材料不仅具有较高的比表面积(950 m²·g^-1),且在2~4 nm的介孔范围内孔径得到良好的控制。此外,作为电极材料在2 mol/L KOH电解液中表现出高的比容量(185 F·g^-1,电流密度为0.625 A·g^-1),且显示较好的循环寿命,经10 000 次循环后,能够保持初始比容量的97.5%。通过不同分子量聚合物的设计,制备结构新颖的多孔炭材料,可应用于高性能超级电容器。

油泥经热化学处理转化成多孔炭材料的可行性

Shohreh Mohammadi, Nourollah Mirghaffari

2015, 30(4): 310-318. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60192-5

摘要(638)

PDF(739)

摘要:
研究燃油储罐中产生的油泥转化为多孔炭材料的表征和可行性。油泥含有80%碳,主要以脂肪族化合物形式存在。经600 ℃热处理和KOH存在下的热化学裂解得到2种碳质材料。热化学处理可显著提高所制多孔炭的织构特性,即微孔和介孔结构。该多孔炭表面积、总孔容与微孔比表面积分别为327.95 m²·g^-1、 0.21 cm³·g^-1和89.10 m²·g^-1,其在水溶液中对Cd的吸附性能优于商业活性炭。油泥经热化学转化的多孔炭吸附剂能应用于污水处理,是一种转化废弃物的有效途径。

层次孔活性炭气凝胶/硫复合正极材料的制备及其电化学性能

唐志伟, 徐飞, 梁业如, 吴丁财, 符若文

2015, 30(4): 319-326.

摘要(1008)

PDF(1799)

摘要:
以有机气凝胶RC-500为原料,采用低质量比KOH(KOH:有机气凝胶＝3:1)活化的方法,900 ℃炭化活化,制备出一种具有层次孔结构的活性炭气凝胶ACA-500-3。将其作为硫载体,与单质硫在155 ℃熔融复合后制备出含硫量达66.2%的锂硫电池正极复合材料(ACA-500-3-S)。通过N₂吸附、SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段考察ACA-500-3和ACA-500-3-S的结构和形貌,并利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法研究ACA-500-3-S的电化学性能。ACA-500-3-S在0.2 C(1 C=1 675 mA·g^-1)电流密度下,初始放电比容量高达1 287 mAh·g^-1,200圈后比容量保持在643 mAh·g ^-1,并表现出良好的倍率性能,明显优于单质硫电极。

硝酸镍复合木质素改性酚醛树脂的热解炭结构演变

方伟, 赵雷, 梁峰, 陈辉, 龚仕顺, 雷中兴, 陈欢

2015, 30(4): 327-334.

摘要(645)

PDF(794)

摘要:
以木质素磺酸钙为原料,部分替代苯酚,合成具有良好水溶性的木质素改性酚醛树脂(LPF),并在其合成过程中将催化剂前驱体六水硝酸镍(NNH)加入到LPF体系中制备出硝酸镍复合木质素改性酚醛树脂(NLPF),经200 ℃×24 h固化后,于还原气氛下经800 ℃×3 h、1000 ℃×3 h、1200 ℃×3 h炭化处理,制得NLPF热解炭。探讨催化剂Ni在NLPF复合体系中的分散性,采用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜分析NLPF热解炭的晶体结构及显微结构。结果表明,催化剂Ni均匀分散在NLPF复合体系中;NLPF热解过程中NNH被还原成单质Ni,其催化作用使热解炭中生成了结晶程度高的直线型碳纳米管,且呈网状相互交织,均匀的排布在热解炭气孔中;随着NNH添加量的增加,NLPF热解炭的石墨化程度提高,碳纳米管的生成量和直径增加;升高炭化温度同样可以增加碳纳米管的生成量,并使其长度增长。

泡沫炭的成核机理及其复合增强机制

霍云霞, 何自国, 詹亮, 刘想, 王艳莉

2015, 30(4): 335-341.

摘要(858)

PDF(535)

摘要:
以中间相炭微球(MCMB)、聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)和纳米氧化锆(ZrO₂)为增强体,采用自发泡法制备出泡沫炭复合材料,并研究不同增强材料对中间相沥青基泡沫炭的发泡行为和压缩强度的影响。结果表明,中间相沥青在发泡过程中遵循热点成核机制;较PAN-CF、MCMB而言,ZrO₂纳米颗粒(~100 nm)对泡沫炭具有更佳的增强效果。当在中间相沥青原料中添加30%的纳米ZrO₂后,泡沫炭的压缩强度可由7.57 MPa提高到31.4 MPa。

单壁碳纳米管-石墨烯杂化材料的自组装及其电学性能

Prashanta Dhoj Adhikari, Yong-hun Ko, Daesung Jung, Chung-Yun Park

2015, 30(4): 342-348. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60193-7

摘要(459)

PDF(519)

摘要:
以Si为基底,采用气相沉积法制备出石墨烯(G/Si)薄膜。将含1%APTES的苯溶液与G/Si密封,在115 ℃下加热2 h,G薄膜上自组装单层APTES膜(SAM-G/Si)。将SAM-G/Si浸渍于酸处理后的单壁碳纳米管氯仿液中,45 ℃干燥即得到单壁碳纳米管-石墨烯杂化材料(SWCNT-G/Si)。结果表明,具有p-型电学性能的G/Si经表面改性后呈现出n-型性能,电容性能得到提高。

氧化石墨烯对水泥基复合材料微观结构和力学性能的影响

王琴, 王健, 吕春祥, 刘伯伟, 张昆, 李崇智

2015, 30(4): 349-356. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60194-9

摘要(1083)

PDF(526)

摘要:
研究了不同掺量下氧化石墨烯(GO)对水泥石以及胶砂微观结构和力学性能的影响。含16.5%水的水泥浆、0.05%GO及3倍于水泥的沙子共混物作为添加剂制备成砂浆。通过SEM、液氮吸附仪和一系列标准实验分别对水泥石的微观形态、孔隙结构、抗压抗折强度以及水泥净浆的流动度、黏度、凝结时间进行表征;考察不同GO掺量下水泥水化放热的变化情况。结果表明:GO对水泥浆有显著增稠和促凝作用;GO的掺入可以有效降低水泥的水化放热量;GO对水泥石有显著的增强增韧效果,28天龄期时,GO质量分数为0.05%的水泥石,3、7和28 d抗压强度和抗折强度同比对照组分别增加52.4%、46.5%、40.4%和86.1%、68.5%、90.5%,胶砂的抗压强度和抗折强度同比对照组分别增加43.2%、33%、24.4%和69.4%、106.4%、70.5%;GO在水泥硬化过程中对水泥石中晶体产物的产生有促进作用并能规整晶体的排布而形成针状晶体簇,改善水泥石中的孔结构,降低水泥石中微孔的体积,增加水泥石的密实度,对水泥石有显著地增强增韧效果。

石墨烯还原度对P25/石墨烯复合材料光催化活性的影响

王剑, 王猛, 熊吉如, 陆春华

2015, 30(4): 357-363. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60195-0

摘要(559)

PDF(515)

摘要:
采用高温热剥离和溶剂热过程分别还原氧化石墨和氧化石墨制备出石墨烯,进一步使用所合成的石墨烯与P25通过一步水热过程合成出石墨烯/P25复合材料。样品的光催化活性通过可见光下降解罗丹明B进行评测,其中P25和热剥离还原得到的石墨烯复合比P25和溶剂热还原的石墨烯复合显示出更优异的光催化活性,这是由于热剥离还原的石墨烯具有更高的还原度和更强的电子—空穴分离效率所致。进一步在不同温度下通过热剥离法制备了还原石墨烯,探讨的石墨烯/P25复合材料的光催化活性。较高的剥离温度有利于石墨烯还原程度的改善,导致光催化活性的提高。

载气对炭/炭复合材料沉积速率、体密度和微观结构的影响

侯振华, 郝名扬, 罗瑞盈, 向巧, 杨威, 商海东, 许怀哲

2015, 30(4): 364-371. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60196-2

摘要(608)

PDF(362)

摘要:
分别采用H₂和CO₂作为载气,CH₄为前躯体,通过等温化学气相渗积制备炭/炭复合材料,通过偏光显微镜、拉曼光谱、X射线衍射和透射电镜对材料微观结构表征以及渗积过程密度变化,研究载气对沉积速率、体密度和微观结构的影响规律。结果表明:在渗积前50 h,CH₄-H₂体系的沉积速率明显大于CH₄-CO₂体系,但在其余渗积时间里,CH₄-H₂体系的沉积速率小于CH₄-CO₂体系。当载气从H₂变成CO₂时,复合材料的体密度从1.626 g/cm³增加到1.723 g/cm³,最大径向密度梯度从0.074 g/cm³ 减小到 0.056 g/cm³。同时,基体炭从纯的粗糙体炭转变为杂化粗糙体炭含有过度生长锥,且平均石墨化度从62.7%下降到 50.8%。这些显著的变化是由于CO₂的氧化作用降低了表面沉积速率,却没有降低孔内沉积速率,同时大量的缺陷形成于层状石墨烯结构中导致形成过度生长锥,降低了热解炭织构。

预炭层对ZrC浸渍C/C复合材料微观结构和力学性能的影响

李贺军, 陶珺, 姚栋嘉, 付前刚, 李克智

2015, 30(4): 372-377.

摘要(554)

PDF(274)

摘要:
采用化学气相浸渗法在炭纤维表面制备出不同厚度的预炭层,以ZrOCl₂溶液浸渍法将锆化物引入含预炭层的预制体中,经热处理、致密化和石墨化等工艺处理,制备出一种含预炭层的ZrC-C/C复合材料。借助X射线衍射仪、扫描电镜以及能谱等手段,对材料的微观结构进行表征,采用三点弯曲实验研究材料的力学性能,并探讨预炭层厚度对材料微观结构及其力学性能的影响。结果表明,当预炭层厚度为1.5-1.7μm时,复合材料的平均抗弯强度可达256.85MPa,与不含预炭层试样相比,增加了67.01%;抗弯试样表现出脆性断裂模式;材料的抗烧蚀性能略有提高。

高强韧氟化碳钠米管/热塑性聚氨酯复合弹性体的合成与表征

贾润萍, 代丽, 滕娜, 何新耀, 黄茂松

2015, 30(4): 378-384.

摘要(531)

PDF(568)

摘要:
借助等离子体引发丙烯酸-3-(全氟-3-甲基丁基)-2-羟丙酯在碳纳米管表面的诱导接枝聚合,得到新型氟化碳纳米管(f-CNTs),进而制备出f-CNT/热塑性聚氨酯(f-CNT/TPU)复合弹性体。结果表明,氟化虽不改变CNTs的表面结构,但却在其组成中引入了含量10.40%的氟元素。经含氟高聚物接枝碳纳米管的平均直径约为30 nm,均匀分散于TPU基体中。随着f-CNTs含量的增加,所得f-CNT/TPU复合弹性体的拉伸强度和断裂伸长率均呈现先增后减趋势。当f-CNTs加入量为0.3%时,该复合弹性体的拉伸强度和断裂伸长率分别高达36.5 MPa和630%,较纯TPU弹性体分别提高40.4%和26.5%,并初步探讨了可能的增强增韧机理。而随着f-CNTs含量的增加,f-CNT/TPU复合弹性体的表面自由能由27.3 mN/m降低至9.9 mN/m,表现出优异的表面性能。

炭材料的革新——记Carbon 2015国际炭会议

张强

2015, 30(4): 385-388.

摘要(704)

PDF(685)

摘要:

留言板

2015年第30卷第4期

虚拟专题更多

行业资讯通知公告更多 更多

下载中心更多

友情链接更多

留言板

2015年 第30卷 第4期

虚拟专题更多

行业资讯 通知公告 更多 更多

下载中心更多

友情链接更多

2015年第30卷第4期

行业资讯通知公告更多更多