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加热条件对炭泡沫材料孔结构和性能的影响

王永刚 , 闵振华 , 曹敏 , 许德平

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(08)60055-4

以AR沥青为原料,利用高压釜在不同恒温条件下制备了炭泡沫,并测定了其孔结构、体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶参数.结果表明:相对于短恒温时间,长恒温时间制得的炭泡沫孔径大(412nm)、显气孔率高(83.82%)、体积密度小(0.34g/cm~3)、压缩强度高(4.92MPa),多孔连通结构更丰富.经过石墨化处理后,石墨泡沫呈现出较高的常温热导率(71.34W/(m·K))和较小的层片间距d_(002)(0.33556nm).石墨泡沫的常温比导热率能达到210(W·(m·K)~(-1)) /(g·cm~(-3)),是铜的5倍,铝的4倍.

关键词: 炭泡沫 , 恒温条件 , 孔结构 , 性能

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

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(12)60019-5

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℃～1000℃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.

关键词: 多孔炭 , 模板法 , 孔结构 , 表面化学

以纳米SO2粒子为模板由不同炭前躯体制备中孔炭

唐志红 , 何星 , 宋燕 , 刘朗 , 郭全贵 , 杨俊和

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(09)60045-7

以纳米SO2粒子为模板,酚醛树脂、中间相沥青和聚丙烯腈为炭前躯体制备中孔炭.利用氮气吸附、元素分析和X-射线光电子能谱等分析了不同种类炭前躯体对中孔炭的影响.结果表明:在炭化温度和纳米粒子添加量相同的情况下,不同炭前躯体所制中孔炭的孔结构和表面化学性质不同.中间相沥青基中孔炭中微孔和中孔含量最少,酚醛基中孔炭中含有丰富的微孔和中孔,聚丙烯腈基中孔炭中含有大量的含氮官能团.

关键词: 模板 , 炭前躯体 , 中孔炭 , 孔结构 , 化学性质

膨胀石墨的孔隙结构-中国国家自然科学基金和日本学术振兴会联合研究项目报道

稻垣道夫 , 丰田义雄 , 康飞宇 , 郑永平 , 沈万慈

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2003.04.001

通过对膨胀石墨膨化容积,石墨蠕虫之间和内部孔隙尺寸的测定,详细研究了膨胀石墨的孔结构,建立了一些估测孔结构的新技术;为了研究膨胀石墨的孔结构,发展了一些测量新技术:包括石腊浸渍法,将石墨蠕虫浸渍在液态石蜡中,石蜡就会填充石墨间的大孔隙,通过断裂方法还可以看到蠕虫内部孔隙,这些方法均需要借助图像处理技术.本论文第一部分分析了市售膨胀石墨的孔隙结构,第二和第三部分分别讨论了胀化温度和插层剂对孔结构的一些影响.

关键词: 膨胀石墨 , 孔结构 , 图像处理 , 膨化程度 , 孔隙尺寸

聚偏二氯乙烯基炭用作高功率EDLC电极材料

时志强 , 钱庆利 , 王成扬 , 张抒峰 , 袁国卿 , 王亮

新型炭材料

在600℃～1100℃对聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂仅进行炭化处理,制备了一系列PVDC基活性炭.由TG、XRD和N_2吸附等温线(77 K)分别测定了PVDC基炭经历的热解过程与其晶型、比表面积和孔结构;采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察了它们在质量分数30%的 KOH水溶液中的电容特性.结果表明:PVDC基炭属于无定形碳,其大的比表面积(874.5m~2/g～969.2m~2/g)和丰富的微孔在固相炭化过程中形成;PVDC基炭具有适于双电层形成的优异孔径分布、高的质量比电容和面积比电容;900℃炭化的PVDC基炭具有最高的比电容值和良好的功率特性,50mA/g电流密度时的放电比电容达256.9F/g,5000mA/g电流密度时的放电比电容保持率达76.5%;提高炭化温度可提高PVDC基炭的电导率,降低电解质离子在孔内的扩散阻抗,改善双电层电容器的功率性能.

关键词: 双电层 , 聚偏二氯乙烯 , 离子尺寸 , 孔结构

玻璃炭球的二步活化法——一种高活化收率的途径

王立红 , 藤田 正仁 , 豊田 昌宏 , (稻)垣 道夫

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2007.02.002

以玻璃炭球为原料,采用在干燥空气流中500℃高温热处理3 h(第一步活化处理),而后在415℃低温处理不同时间(第二步活化处理)的两步活化法制取了一系列活性炭球.依据77 K N2吸/脱附等温线,应用BET、αs-plot和BJH法测定了所得活性炭球的孔结构.结果表明:第一步活化处理后,在炭球表面生成少量大孔(中孔甚至大孔),这些大孔是第二步活化时活化气体(空气)的扩散入口,使得第二步活化处理时微孔的生成量增加.由此可以认为这种二步活化法是获得高收率的较高比面积和微孔容积活性炭的一种有效途径.

关键词: 二步活化法 , 高收率 , 孔结构 , 空气活化 , 微孔容积

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

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(09)60020-2

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.

关键词: 活性炭 , 电化学电容器 , 电化学性能 , 孔结构

前驱体对炭泡沫孔结构的影响

闵振华 , 曹敏 , 张书 , 王秀丹 , 王永刚

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2007.01.014

分别以煤沥青、石油中间相沥青和AR沥青为前驱体制备炭泡沫材料.采用GPC测定前驱体分子量,SEM观察所制炭泡沫的孔结构,光学显微镜测量所制炭泡沫的孔径及其分布.结果发现,由于煤焦油沥青不含中间相,且QI含量较高,导致在实验条件下不能直接制备出合格的炭泡沫.以石油中间相沥青和AR沥青为原料均能制备出具有分布均匀开孔结构,且微观各向异性的炭泡沫.由AR沥青制备的炭泡沫呈现平均孔径较小(212 μm)、孔壁较薄、孔径分布较窄(180 μm～300 μm)、开孔率较高、以及韧带排列较规整等特点,表明低QI含量、低分子量且分布较窄的前驱体有利于发泡.

关键词: 前驱体 , 炭泡沫 , SEM , 孔结构

介孔炭的孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂性能的影响

周亚萍 , 蓝国钧 , 周斌 , 姜维 , 韩文锋 , 刘化章 , 李瑛

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(12)60596-8

采用模板法合成了介孔炭(MC),研究了其孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂Ba-Ru-K/MC性能的影响,采用N2吸附脱附、扫描电镜和透射电镜等手段对介孔炭的孔结构进行了表征.研究发现,介孔炭载体的孔结构取决于模板剂的用量,当SiO2/C质量比为1.0时,所制介孔炭比表面积最大.介孔炭负载的Ba-Ru-K催化剂活性与其介孔比表面积相关.在425℃,10 MPa和10000h-1条件下,合成氨的反应速率为139 mmol/(gat·h).

关键词: 介孔炭 , 钌基催化剂 , 高比表面积 , 孔结构 , 氨合成

聚硅氧烷制备高比表面积微介孔炭材料

段力群 , 马青松 , 陈朝辉

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(13)60078-5

通过对聚甲基(苯基)硅树脂(SR249)在1250～1350℃、真空气氛下裂解以及氢氟酸酸洗处理制备得到具有高比表面积的纳米多孔炭材料.采用X-ray衍射光谱、拉曼光谱、元素分析、透射电镜及氮气吸附法对不同温度所制样品进行元素组成及结构研究.裂解产物中的SiO2相作为一种天然模板经腐蚀处理除去.裂解温度和酸洗处理对多孔炭材料的成分和结构变化影响较大.HF酸处理前,裂解产物的比表面积小于55 m2/g;而酸洗后产物比表面积和总孔容量显著增加,而最高值是裂解温度为1300℃时获得,分别为1148 m2/g、0.608cm3/g.经酸洗处理得到的多孔炭,孔径分布均相对较窄,在1～4nm.透射电镜结果显示炭材料中的自由碳相和少量的SiC纳米晶及SiOC陶瓷彼此相互包裹.

关键词: 聚硅氧烷 , 纳米多孔炭 , 孔结构 , 裂解 , 腐蚀处理