新型炭材料

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M. Bystrzejewski, M. Szala, W. Kiciński, W. Kaszuwara, M.H. Rummeli

2010, 25(2): 81-88. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60017-2

摘要(2531)

PDF(1572)

摘要:
介绍了一项由自蔓延高温合成（SHS）碳包覆磁纳米粒子的系统研究。采用还原剂NaN₃和三种不同氧化剂－聚四氟乙烯、六氯乙烷和六氯苯，实施了SHS制备。研究了金属前躯体（Fe(CO)₅或K₃[Fe(CN)₆]）对产物的得率、反应热、形貌、结构和磁性能的影响。结果表明：有机铁前躯体和C2Cl6氧化剂反应体系可获得磁性最佳、得率最高的产物。

炭纳米纤维-天然石墨复合材料的制备及其作为锂离子电池阳极材料的电化学性能

Sang-Min Jang, Jin Miyawaki, Masaharu Tsuji, Isao Mochida, Seong-Ho Yoon

2010, 25(2): 89-96. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60018-4

摘要(2310)

PDF(1555)

摘要:
制备一种炭纳米纤维-天然石墨复合材料，以改善作为锂离子电池阳极材料的天然石墨的倍率性能。通过优化控制天然石墨上炭纳米纤维的生长量及其形状提高了天然石墨的循环性能和倍率性能。与天然石墨原料相比，炭纳米纤维天然石墨复合材料第一次放电容量达到了95%。炭纳米纤维的生长量被严格地控制在天然石墨质量的15%以下。研究发现：由于炭纳米纤维对充放电过程中阳极的体积膨胀和收缩程度的控制作用，天然石墨表面边位上生长的类似常青藤形的炭纳米纤维对倍率性能的提高最为有效。提出采用炭纳米纤维-天然石墨复合材料的原理结构模型解释重复充放电过程中电极的体积稳定性。通过在石墨表面上生长类常青藤形炭纳米纤维而使得SEI（固体电解质界面）变薄并减少了充放电过程中阳极的体积变化，因而提高了倍率性能。

爆炸辅助气相沉积法制备炭纳米线的研究

冯守爱, 宋昌, 杜桂香, 赵江红, 朱珍平

2010, 25(2): 97-102.

摘要(1926)

PDF(1335)

摘要:
根据爆炸辅助气相沉积法生长碳纳米管的机理，设计了两种制备炭纳米线的方案：(1) 使用低活性铁-镍二元金属催化剂；（2）对钴催化剂作用下碳纳米管的生长实施冷冻。透射电子显微镜显示这两种方法制备的炭纳米线均为纳米颗粒组装而成，具有非常粗糙的表面。其中，使用铁-镍二元催化剂所制炭纳米线直径分布不均匀，黏结情况严重；而在冷冻钴催化剂作用下炭纳米管生长过程所得的炭纳米线直径分布比较均匀，黏结情况也大为减少。这两种纳米线的差别与金属催化剂的活性有关。光催化降解亚甲基蓝实验表明：冷冻碳纳米管生长所得炭纳米线具有良好的催化辅助功能，可以提高ZnS纳米晶的光催化活性。

高锰酸钾对炭微球表面的改性

刘旭光, 郭明聪, 杨永珍, 刘红艳, 许并社

2010, 25(2): 103-108.

摘要(2165)

PDF(1601)

摘要:
首先采用化学气相沉积法，在氩气气氛下，以脱油沥青为原料制备了炭微球（CMSs）；然后用不同浓度的KMnO4溶液对CMSs进行处理，使得CMSs表面被氧化并包覆一层MnO₂；最后用草酸洗涤产物，除去MnO₂。通过场发射扫描电镜对CMSs氧化前后的形貌进行观察，用X-射线衍射对产物进行结构表征，并考察了氧化前后的CMSs在水和乙醇中的分散性。结果表明：当用0.1mol/L的KMnO₄氧化改性CMSs后，CMSs表面包覆了一层MnO₂，形成MnO₂/CMSs复合材料。经过量的草酸进行洗涤，得到的产物在水中分散效果很好，且在乙醇中也有一定分散性。氧化后CMSs的表面存在亲水活性位点，为CMSs的进一步功能修饰奠定了基础。

以超临界和亚临界水活化掺金属化合物的酚醛树脂制备球形活性炭

李颖, 黄正宏, 康飞宇, 李宝华

2010, 25(2): 109-113. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60019-6

摘要(2118)

PDF(1598)

摘要:
以掺稀土金属化合物氯化铈的酚醛树脂为原料，采用超临界和亚临界水活化制备了具有较好中孔结构和机械强度的球形活性炭。通过77K氮气吸附对所制球形活性炭进行表征，并研究不同活化方法、活化条件对其孔隙结构的影响。结果表明：氯化铈具有催化作用，在超临界水环境下促进了孔结构的发展，优势中孔分布于4nm 和7nm；而活化方法和活化压力对孔结构的影响较小。

动态载荷下C/C复合材料的压缩破坏行为

袁秦鲁, 李玉龙, 李贺军, 郭领军, 李淑萍

2010, 25(2): 114-118.

摘要(4739)

PDF(1792)

摘要:
利用电子万能试验机以及Split Hopkinson Compressive Bar(SHPB)测试了2D C/C复合材料在准静态、动态载荷下的压缩性能，结合光学显微镜分析了其在不同应变率下的破坏形貌、讨论了应变率对压缩破坏形貌的影响。结果表明：与准静态(10^-4/s)相比，动态载荷下（5×10²/s）复合材料的压缩强度提高了55%，压缩刚度提高了66%，具有较强的应变率效应；在准静态载荷下，C/C复合材料沿40°角剪切破坏，断口上炭纤维破坏具有溃散及剪切破坏特征，而在动态载荷下，C/C复合材料破坏成大小不一的碎片，其炭纤维破坏具有劈裂特征。C/C复合材料破坏模式的不同可归结为基体及界面强度的应变率效应。

Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的碳源供给

李和胜, 李木森, 崔建军

2010, 25(2): 119-123.

摘要(2255)

PDF(1513)

摘要:
在Fe-Ni-C体系中高温高压生长金刚石单晶，通过对触媒和金属包覆膜的物相结构表征、相图分析以及热力学计算等方法探讨金刚石形核长大的碳源供给。研究发现：在金刚石形核的初期，由于石墨的不断熔入，触媒熔体会迅速形成对碳的过饱和溶液，并析出初生渗碳体。金刚石单晶合成之后触媒和金属包覆膜的组织与物相均以渗碳体为主。相图分析发现，金刚石的形核长大伴随有渗碳体的分解。热力学计算表明，在金刚石稳定生长区域，渗碳体向金刚石转变的相变自由能比石墨－金刚石的相变自由能更负。由此说明，Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的直接碳源并非石墨，而是渗碳体，即金刚石单晶来源于渗碳体高温高压的金刚石化而不是石墨的直接转化。

SiC/Mo-Si复合涂层C/SiC复合材料的氧化性能

闫志巧, 熊翔, 肖鹏, 陈峰, 刘根山, 黄伯云

2010, 25(2): 124-128.

摘要(2264)

PDF(1400)

摘要:
采用化学气相沉积法（CVD）和刷涂法在C/SiC复合材料表面制备抗氧化涂层。该涂层由致密的CVD SiC层和多孔的Mo-Si层交替组成，其结构从里到外为：CVD SiC层→Mo-Si层→CVD SiC层→MoSi层→CVD SiC层。涂层试样于1400℃的氧化实验和1400℃100℃的热震实验结果表明：在氧化和热震过程中，涂层均保持完整，没有出现脱落和掉块等失效现象。经1400℃、150h氧化后，涂层试样的失重率仅为0.25％,失重速率为6.61×10^-6 g · cm^-2 · h^-1。在热震过程中，涂层试样基本保持氧化增重。经25次和50次热震后，涂层试样的弯曲强度保持率分别为95.73％和81.61％。SiC/Mo-Si复合涂层具有优异的抗氧化和抗热震性能，可对C/SiC复合材料提供1400℃、长时间的氧化防护。

孔结构对煤基活性炭电极材料电化学性能的影响

张传祥, 张睿, 邢宝林, 成果, 谢应波, 乔文明, 詹亮, 梁晓怿, 凌立成

2010, 25(2): 129-133. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60020-2

摘要(2584)

PDF(3447)

摘要:
以太西无烟煤为前驱体，NaOH为活化剂制备电化学电容器电极材料。采用N₂吸附法及电化学测试对活性炭的孔结构和电化学性能进行了表征。在1mol/L (C₂H₅)₄NBF₄/碳酸丙烯酯有机电解液体系中，研究了孔结构对活性炭电极材料的电化学性能的影响。结果表明：以NaOH为活化剂可制备出比表面积943mol/L~2479mol/L、比电容57F/g~167F/g的活性炭电极材料。活性炭电极材料的比电容不仅取决比表面积，而且与活性炭的孔径分布有关。孔径为2nm～3nm的中孔的存在可以有效降低电解液的扩散阻力，提高电极材料比表面积的利用率，从而使电容器的电化学性能得到增强。

单壁碳纳米管的光解法功能化及其对分散性能的影响

那帝牧, 谢景毅, 马育红, 杨万泰

2010, 25(2): 134-140. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60021-4

摘要(2425)

PDF(1700)

摘要:
将单壁碳纳米管分散到溶有光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙醇的四氢呋喃溶液中，在紫外光辐照下，光引发剂裂解生成2-羟基异丙基自由基。通过自由基的偶合反应，2-羟基异丙基自由基偶合到碳纳米管表面。用UV-Vis光谱、FTIR、拉曼光谱、TGA-MS 及HRTEM等表征方法，证实在单壁碳纳米管表面引入了羟基。UV-Vis光谱上范霍夫吸收峰的消失表明碳纳米管表面被功能化。羟基化的SWCNTs样品在FTIR光谱中出现的3420cm^-1（O—H键）、2930 和 2859cm^-1（烷基C—H键）峰进一步证实了碳纳米管的功能化。拉曼光谱显示，随着SWCNTs的功能化，其切向模式吸收带与杂碳原子吸收带的相对比值(IG/ID)下降。TGA-MS的m/z 59峰（400℃）揭示了SWCNTs上存在着异丙醇基团。HRTEM和溶解数据表明，光解改性有助于碳纳米管管束间缠结的解开，进而提高了其在有机溶剂中的溶解性，并且在一定程度上保持了碳纳米管的结构。

煤油蒸气为前驱体热梯度CVI法制备C/C复合材料

张永辉, 王继平, 金志浩

2010, 25(2): 141-145.

摘要(2628)

PDF(1237)

摘要:
以炭毡为预制体，煤油蒸气为前驱体，利用两个热源分别加热预制体的上下表面，形成两个热梯度和双沉积面，第三个热源加热前驱体保证反应气体的供给，采用这种改进的化学液相气化渗入法快速制备了炭/炭（C/C）复合材料。对C/C复合材料的密度和气孔率进行了表征，并通过XRD,SEM等方法对其石墨化程度、显微结构进行了研究。结果表明：C/C复合材料的密度随沉积温度的升高呈线性增加，而气孔率逐渐减小，体积密度为0.2g/cm³的预制体在1100℃沉积3h后密度达到1.72g/cm³。2200℃热处理后，C/C复合材料的d₀₀₂显著降低，具有较高的石墨化程度。C/C复合材料中的炭纤维被环状的热解炭所包围。沉积过程中前驱体较短的对流和扩散路径以及预制体中存在的上下热梯度和相应的双沉积面是材料快速制备的主要因素。

二茂铁与氯化铵用量对气压法制备炭空心球直径的影响

刘伯洋, 贾德昌, 邵颖峰

2010, 25(2): 146-150. doi: 0.1016/S1872-5805(09)60022-6

摘要(2171)

PDF(1372)

摘要:
研究了二茂铁和氯化铵的用量对气压法制备炭空心球直径的影响。炭空心球的形貌与直径通过场发射扫描电镜表征。实验发现：炭空心球的直径主要分布在1 μm ~10 μm，形貌基本一致。在二茂铁与氯化铵质量比一定时，炭空心球的直径随着原料总量增加而增大。当氯化铵过量时，炭空心球的直径存在双峰分布，但中位径基本不变。在合成过程中，铁颗粒与液态Fe(NH3)2Cl2模板的团聚，以及铁铵络合物之间的相互转化是影响炭空心球直径的主要因素。

椰壳纤维基高比表面积中孔活性炭的制备

陈永, 周柳江, 洪玉珍, 曹峰, 李玲, 李建保

2010, 25(2): 151-155.

摘要(2122)

PDF(1475)

摘要:
以椰壳纤维为原料，制备高比表面积中孔活性炭。采用正交试验设计实验方案，研究KOH和NaOH复合活化法制备活性炭的实验方案与工艺条件。考察了活化剂配比、炭化温度、活化温度、时间和升温速率对所制活性炭吸附性能的影响。在最佳工艺条件下，所制活性炭的比表面积达到2032m²/g，中孔发达，特别是2nm~4nm的，中孔比例达到28%。活性炭对的碘吸附值为1435mg/g，亚甲基蓝吸附值为495mg/g，产率为49%。

C/C复合刹车材料防氧化涂层的性能

肖志超, 薛宁娟, 苏君明, 彭志刚, 金志浩, 郝志彪

2010, 25(2): 156-160.

摘要(2156)

PDF(1500)

摘要:
以氯化锌、磷酸、磷酸盐等为原料研制一种新型改性磷酸盐涂料，利用扫描电镜观察涂层C/C复合材料试样氧化前后微观结构形貌的变化，并对比研究改性前后磷酸盐涂料及以硅、硼为主的多组分陶瓷涂料涂层试样的静态防氧化性能、热震性能。结果表明：在500℃氧化100h，这三种涂层均具有良好的氧化防护性能，涂层试样最大失重率仅为1.25％；在700℃氧化30h，以及经过“900℃、3min室温、2min 30次”→“1100℃、3min室温、2min 10次”的连续热震实验，改性磷酸盐涂层试样的氧化失重率均最小，分别为1.76％和1.98％，远优于另外两种试样。改性磷酸盐涂料具有优异的防氧化性能和抗热震性能。

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