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2004年  第19卷  第02期

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螺旋炭纤维的微观结构与储能特性
吴法宇, 杜金红, 刘辰光, 李莉香, 成会明
2004, 19(02): 81-86.
摘要(2985) PDF(1601)
摘要:
采用扫描电镜、激光Raman光谱、X射线衍射（XRD）、热失重分析（TG）、低温氮吸附等研究手段，以平直炭纤维为参照，对比研究了碳氢化合物催化分解法制备的螺旋型炭纤维的微观结构特征。实验结果表明：整体上，螺旋炭纤维的微观结构要比平直炭纤维的结构更加无序；但螺旋炭纤维的外层结构较为有序。与中孔分布广、孔容低的平直炭纤维不同，螺旋炭纤维的中孔主要分布在3nm～4nm范围内，且有着较高的孔容，其比表面积几乎是平直炭纤维的10倍。这些结构特性使得螺旋炭纤维在抗氧化性、储氢、电化学电容等方面都体现出超越平直炭纤维的优势和应用潜力。
脉冲电弧放电电离甲醇/氨水溶液合成结晶氮化碳薄膜
马志斌, 万军, 黄杨风, 汪建华
2004, 19(02): 87-91.
摘要(2840) PDF(1131)
摘要:
利用脉冲电弧放电在大气压下产生的高密度等离子体研究了结晶氮化碳薄膜的低温合成。直流脉冲电弧等离子体由甲醇/氨水溶液液滴通过高压电极时诱导放电产生。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、Raman光谱分析了薄膜样品的形貌和结构。在基片温度为450℃时所制样品的X射线衍射分析表明薄膜中含有α-C3N4和β-C3N4两种结构晶体，Raman光谱给出了明显的特征峰，这些特征峰与氮化碳晶体的理论预言值符合较好。当基片温度提高到550℃时，Raman光谱分析表明，样品为炭膜。
热处理条件对氧化石墨结构和导电性能的影响（英）
肖敏, 杜续生, 孟跃中, 龚克成
2004, 19(02): 92-96.
摘要(2892) PDF(1580)
摘要:
氧化石墨是石墨的氧化产物，由于它的碳层表面引入了很多极性功能团，使得很多分子都能够嵌入其层间形成纳米复合物，但也正是这些功能团使得它散失了石墨良好的导电性。为了考察氧化石墨受热处理后还原的可能性，通过X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱分析以及元素分析等手段研究了氧化石墨在不同热处理条件下的结构变化。研究发现热处理时的升温速度对氧化石墨的结构影响很大，快速升温时，氧化石墨迅速分解，发生膨胀形成类似于膨胀石墨的含有丰富的50nm至5μm左右孔洞的一种结构；而当缓慢升温时，氧化石墨随着热处理温度的升高，逐渐恢复成类似于石墨的结构，同时电导率也随热处理温度的升高而提高，当热处理温度高于180℃时，电导率大于1S/cm。这些结果表明利用氧化石墨作为前驱体，通过先制备聚合物/氧化石墨纳米复合物后经热处理来得到导电性的聚合物/碳纳米复合材料是可行的。
采用Z-Pin增强体的3D炭/炭复合材料层间断裂行为（英）
韩立军, 李铁虎, 刘建军, 邱海鹏, 丁海英
2004, 19(02): 97-102.
摘要(2949) PDF(1696)
摘要:
采用炭纤维平纹织物和精细Z-pin制备了新型3D炭纤维预制件，炭基体采用等温化学气相沉积和高温煤沥青高压浸渍炭化制备。短梁剪切试验和开口拉剪试验用来表征Z-pin增强体对剪切破坏模式的影响。短梁剪切失效模式为假塑性，而拉剪失效模式为非假塑性破坏。分析了产生此现象的机制，短梁剪切假塑性失效由炭/炭复合材料叠层中纤维束内、纤维束间和叠层间微裂纹扩展形成，而产生拉剪失效的单一层间裂纹扩展不引起宏观假塑性现象。采用Z-pin作为提高层间剪切强度的增强体间隔1.5mm比间隔2.5mm可提高剪切强度40%～50%，该技术将成为3D炭／炭复合材料预制体制备更为先进的技术。
不同分子量丙烯腈－丙烯酰胺共聚物溶液的流变性研究
吴雪平, 凌立成, 吕春祥, 吴刚平, 李永红, 李开喜, 宋燕, 张睿, 贺福
2004, 19(02): 103-108.
摘要(2613) PDF(2229)
摘要:
将不同分子量的丙烯腈（AN）与丙烯酰胺（AM）的共聚物溶解于二甲基亚砜（DMSO）中，获得聚丙烯腈（PAN）溶液。采用旋转粘度计和锥板流变仪，从非牛顿指数n、流动活化能ΔΕη、结构粘度指数Δηa和弹性模量G等方面比较了不同分子量PAN溶液的流变性能。结果表明：分子量高的PAN溶液的表观粘度对应力变化敏感，分子量低的PAN溶液的表观粘度对温度的变化敏感。无论是从粘性还是从弹性角度看，低分子量PAN溶液的物理稳定性好。
MCMB超细粉末特性及其成型工艺对烧结体性能的影响
卢秀荣, 王成扬, 范启明
2004, 19(02): 109-113.
摘要(2799) PDF(1736)
摘要:
中间相炭微球（MCMB）超细粉末（0.1μm～0.5μm），具有良好的自粘结性，经240MPa模压成型和1000℃自烧结后，可制备出弯曲强度达到134.3MPa的高密度各向同性炭材料(HDIC)。用热分析和扫描电镜等方法，探讨了此超细粉末的特性和模压工艺对坯体成型和烧结体性能的影响。实验证明，由于MCMB超细颗粒表面附着的大量小分子相互结合而形成强度较高的团聚体，使粉末颗粒难以均匀分散，严重影响着材料的弯曲强度。研磨可破坏团聚体中颗粒的粘结，减少材料的烧结缺陷，进而提高材料性能。MCMB超细粉末表面能及粉末之间的内摩擦较大，流动性差，模压成型时采取适宜的压制力，尤其是延长压力作用时间，对材料获得理想的显微结构，缓解由压坯密度的不均匀分布、弹性后效等而导致的缺陷是非常重要的。
成型活性炭的制备及其甲烷吸附性能的研究
李建刚, 李开喜, 凌立成, 贺福, 吕春祥
2004, 19(02): 114-118.
摘要(3435) PDF(1880)
摘要:
以羧甲基纤维素(CMC)为粘结剂、比表面积为2325m2/g的粉状活性炭为原料，考察了成型活性炭的制备及其对甲烷吸附性能的影响。正交实验结果表明，影响甲烷体积吸附量的因素由大到小依次为：成型压力＞热处理温度＞热处理时间＞粘结剂的添加比例，并且得出了这种成型活性炭的最佳成型工艺，即：成型压力62.5MPa，热处理温度250℃，热处理时间90min，粘结剂质量添加比例20％。用最佳条件制备的成型活性炭在298K和3.6MPa下对甲烷的体积吸附量可达167.9。
短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的组织特征
郭领军, 李贺军, 薛晖, 石振海, 李克智
2004, 19(02): 119-123.
摘要(3077) PDF(1934)
摘要:
利用新型、高效的模压半炭化成型工艺，在大气环境下制备出了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料制品，并借助光学显微镜和扫描电镜对其微观组织和断口形貌进行了观察。通过分析，解释了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料中炭纤维损伤的形成机制，提出了作为增强体相的短切炭纤维和焦炭颗粒与基体炭之间独特的界面结构模型。研究还表明：复合材料中明显存在着基体相和颗粒相。基体相的显微结构不仅呈层片状，而且层片状的结构好像数层桔子皮，将颗粒相包裹起来，这种“桔皮包裹”式的结构与炭纤维表面的POG结构基本相似。
酚醛纤维在热处理过程中微结构的变化
刘春玲, 郭全贵, 史景利, 刘朗
2004, 19(02): 124-128.
摘要(2883) PDF(1934)
摘要:
采用热塑性酚醛树脂经熔融纺丝和酸催化固化获得酚醛纤维。借助比表面积及孔结构测定仪、IR、TG-MS和XRD等揭示了酚醛纤维在炭化过程中微结构的发展。研究结果表明：在450℃～900℃的热处理过程中，850℃时BET比表面积达到最大值1040m2/g；同时，伴随大量分解气的逸出，炭基体内部形成孔道。
碳纳米管的表面修饰对Co-Mo催化剂HDS性能影响的研究
商红岩, 刘晨光, 徐永强, 赵会吉, 宋怀河
2004, 19(02): 129-136.
摘要(4176) PDF(1785)
摘要:
采用程序升温脱附（TPD）、Boehm滴定以及质量滴定（Mass titration）等方法分析了多壁碳纳米管(MWCNT)经过浓硝酸改性处理前后的表面酸性和酸性分布；同时运用XRD技术研究了碳纳米管负载Co-Mo催化剂的表面物种和活性组分的分散；并在高压微型反应器中，以二苯并噻吩（DBT）为模型化合物，对碳纳米管负载的Co-Mo催化剂体系进行了加氢脱硫（HDS）活性评价，以期揭示碳纳米管的表面修饰对其负载Co-Mo催化剂HDS性能的影响。研究结果表明：MWCNT表面呈一定的碱性，通过浓硝酸化学修饰以后，反而呈现较强的酸性，并且随着酸处理时间的延长，表面的酸性进一步增加。如，M-MWCNT-6（酸化6h）表面总酸量为1.29×10-3mol/g，M-MWCNT-24（酸化24h）表面总酸量为2.46×10-3mol/g。酸改性提高了Co-Mo催化剂在MWCNT表面的分散程度，以致Co-Mo/MWCNT催化剂的HDS活性和选择性明显高于Co-Mo/γ-Al2O3催化体系。然而，Co-Mo/M-MWCNT-6的HDS活性以及选择性与Co-Mo/MWCNT相差不多，略有降低，但是仍比Co-Mo/γ-Al2O3催化体系的HDS活性高。Co-Mo/M-MWCNT-24催化剂的HDS活性降低很多，并且催化性能发生了很大改变，产物中出现了大量的副产物-1,2-二苯基乙烷。表明，深度酸化改性反而不利于提高碳纳米管负载Co-Mo催化体系的HDS活性。
用二胺在碳纳米管上引入胺基团的研究
曹春华, 李家麟, 贾志杰, 陈正华
2004, 19(02): 137-140.
摘要(2978) PDF(2716)
摘要:
为了在碳纳米管上引入胺基团，先对CVD法制备的多壁碳纳米管进行了有效的纯化和功能化，用TEM观察了纯化过程中的杂质变化和碳纳米管的形态结构，然后用二环己基碳二亚胺（DCC）缩合剂使功能化了的多壁碳管和乙二胺反应，并采用FT-IR红外光谱和Raman光谱对反应前后的碳管进行了表征。红外光谱测试结果表明：反应前红外光谱中在1709cm-1处有羧基的吸收峰，说明碳纳米管的端口及侧壁已被有效功能化；反应后在1581cm-1出现吸收峰表明二者通过酰胺键连接起来，增强了碳纳米管在有机溶剂中的溶解性；Raman光谱中反应前后D峰和G峰无明显区别，表明反应前后碳纳米管结构未发生变化。
过渡金属Fe、Ni和Co对金刚石膜表面腐蚀作用的研究
吕宪义, 金曾孙, 郝世强, 彭鸿雁, 刘建设
2004, 19(02): 141-144.
摘要(2399) PDF(1578)
摘要:
采用电子增强CVD和直流热阴极PCVD方法制备出金刚石膜，在真空条件下用高温热灯丝加热方法研究了过渡金属Fe、Ni和Co对金刚石膜表面的腐蚀作用，并对腐蚀后的金刚石膜表面和金属表面进行了XRD和Raman光谱测量。结果表明：过渡金属Fe、Ni和Co对金刚石表面具有明显的腐蚀作用，其中Fe的腐蚀作用最好。经过过渡金属腐蚀后金刚石表面和金属表面形成了非金刚石碳相而没有发现过渡金属碳化物。
炭材料用作电吸附剂的研究与进展
范丽, 周艳伟, 杨卫身, 杨凤林
2004, 19(02): 145-150.
摘要(3253) PDF(3715)
摘要:
电吸附剂的研究是开发电吸附技术的关键环节之一。通过评述石墨、颗粒活性炭、活性炭纤维和炭气凝胶四种炭材料作为电吸附剂的研究与进展，不难看出：炭材料的确是一种很有优势和前景的电吸附剂材料，它在去除有机污染物和无机盐（离子）方面都显示了巨大的潜力。因此在开发研究电吸附技术的进程中，不断开发多种炭材料电吸附剂是十分重要而又非常必要的。
功能性木质炭素新材料的研究与开发
黄彪, 高尚愚
2004, 19(02): 151-157.
摘要(2267) PDF(1791)
摘要:
木质炭化物的高效开发利用，对解决废弃物资源化、环保、生态环境等问题将起到十分积极的作用。通过述评功能性木质炭素新材料的国内外研究和开发进展，涉及到木质炭素材料吸着特性的研究概况、木质炭化物在环境净化方面的应用、木质系炭素新材料的研发、性能和应用等方面。着重介绍了一些木质系炭素新材料：木陶瓷、木质吸油材料、高电导性材料、保健材料、土壤改良材料、二氧化钛/炭复合材料、烧结炭等。同时对其副产物木醋液的应用领域，如在食品添加剂、消臭剂、医药、农业等方面的应用也做了一些梗概。由此可看出：木质炭化物新利用，高功能化的研发可使古老的木炭衍化为新颖的功能性材料，从而产生更高的经济、社会和生态效益。
刘朗研究员和他的研究活动
史景利, 宋进仁
2004, 19(02): 158-159.
摘要(1386) PDF(1540)
摘要:

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