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同步辐射小角X射线散射研究PAN原丝制备过程中孔结构的演变

王琴 , 梁晓怿 , 吕春祥 , 张睿 , 文明 , 詹亮 , 刘鸿鹏 , 凌立成 , 陈中军 , 董宝中

高分子材料科学与工程

采用同步辐射小角X射线散射研究了PAN原丝制备过程中纤维轧结构的演变.结果表明,在水洗工艺中,纤维孔隙较多、较大,孔径分布较宽,近似圆形;在热水牵伸工艺中,纤维孔隙仍较多、较大,孔径分布较宽,近似椭圆形,长轴约17 nm-21 nm.短轴约4 nm~11nm;在干燥致密化工艺中,孔隙急剧减少、减小,孔径分布较窄,沿纤维轴向约7nm~9nm,垂直纤维轴向约2 nm;经过蒸汽牵伸,孔隙又增多、增大,孔径分布变宽,孔隙沿纤维轴向被牵伸得很长,近似梭形;但是随后的松弛热定型又使孔隙减小,孔径分布变窄.

关键词: 聚丙烯腈纤维 , 同步辐射小角X射线散射 , 孔隙结构

锂离子电池用Si/针状焦复合负极材料的改性及其电化学性能

叶冉 , 成果 , 詹亮 , 张秀云 , 刘春法 , 梁晓怿 , 文明 , 凌立成

材料科学与工程学报

以石墨化针状焦为原料,采用机械球磨和化学气相沉积法(CVD)制得碳/Si/针状焦复合负极材料.结合XRD、SEM分析手段和电化学特征,研究发现:当石墨化针状焦复合20%的纳米Si后,其首次放电容量高达1110mAh/g,但25次循环后放电容量衰减为200mAh/g;采用CVD方法,在Si/针状焦复合材料的表面沉积厚度为6~8nm的碳后,其首次库伦效率为81%,25次循环后放电容量仍能稳定在860mAh/g,且循环效率接近99%.

关键词: 锂离子电池 , 针状焦 , 纳米Si , 化学气相沉积

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 , 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

用作气相催化反应体系CNF/泡沫炭催化剂载体的合成

鲍英 , 詹亮 , 王春晓 , 王艳莉 , 杨光智 , 杨俊和 , 文明 , 凌立成

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(11)60086-3

以中间相沥青为碳质前躯体,采用自发泡法制得泡沫炭.为了提高比表面积,泡沫炭经质量分数65%的HNO3氧化后,采用化学气相沉积法在其表面生长一层纳米炭纤维(CNFs).泡沫炭表面生长一层CNFs后,其比表面积和导热系数分别由40m2/g、107W/mK相应提高到198 m2/g、125W/mK.这种结构的CNFs/泡沫炭复合材料可以用作气相催化反应体系的催化剂载体.

关键词: 泡沫炭 , 纳米碳纤维 , 催化剂载体

聚苯乙烯基球形活性炭的制备及其对二苯并噻吩的吸附性能

王琴 , 梁晓怿 , 张睿 , 刘朝军 , 刘小军 , 文明 , 詹亮 , 凌立成

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(08)60036-0

通过水蒸气活化法制备了聚苯乙烯基球形活性炭,并研究了其对二苯并噻吩(DBT)的吸附性能.采用扫描电镜(SEM)、N2吸附、热重分析(TG)以及液相吸附试验考察了球形活性炭的结构特征.结果表明:以苯乙烯离子交换树脂为原料,通过水蒸气活化法,可以得到比表面积979m2/g~1672m2/g的球形活性炭.其中,BET比表面积和孔容随活化时间和水蒸气流量的增加而增大,而孔径小于0.7 nm的窄微孔却减小.球形活性炭对DBT的吸附量可达109.36mg/g,吸附量与比表面积和总孔容关系不大,而与小于0.7nm的窄微孔成正比.球形活性炭在对DBT的吸附过程中存在不可逆吸附.球形活性炭所含窄微孔的孔容越大,脱附所需要的温度越高,不可逆吸附量越大.

关键词: 球形活性炭 , 二苯并噻吩 , 吸附

酚醛树脂基球形活性炭的制备及CO2吸附

张玺 , 梁晓怿 , 霍素敏 , 王灿 , 詹亮 , 刘小军 , 文明 , 凌立成

材料科学与工程学报

以线性酚醛树脂为原料,利用悬浮法成球,研究制备工艺参数对酚醛树脂球粒径的影响.在分散剂PVA2488用量1%,搅拌速率550rpm,成球终温130℃,酚醛树脂浓度60%条件下得到粒径分布较窄,平均粒径4μm的酚醛树脂球;水蒸气做活化剂,900℃活化90min可得比表面积1545m2/g、孔容0.84cm3/g的酚醛树脂基球形活性炭(PFSAC);PFSAC对CO2饱和吸附容量可达2.49mmol/g,发现孔径小于1nm的孔容对CO2吸附量影响显著.

关键词: 酚醛树脂 , 球形活性炭 , 悬浮 , 聚乙烯醇 , 二氧化碳

沥青球的HNO_3氧化和炭化行为

刘小军 , 梁晓怿 , 刘朝军 , 张睿 , 詹亮 , 文明 , 凌立成

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(09)60013-5

在室温条件下,以不同浓度的HNO_3溶液(质量分数分别为10,20,30 and 40%)为氧化介质处理沥青球,而后直接进行高温炭化处理,利用FT-IR、XPS、SEM和元素分析表征HNO_3氧化沥青球及其炭化样的化学结构和表面形貌.结果表明:用30% HNO_3氧化12 h的沥青球在900 ℃高温炭化后能够保持良好的球形度和表面形貌;HNO_3处理引入的-NO_2官能团在400 ℃前转化为胺基,促进了沥青分子的交联,保证了沥青球炭化过程的顺利进行;当炭化温度为900 ℃时,胺基进一步发生了环化和芳构化反应,氮原子以吡啶氮和季氮形式存在.

关键词: 沥青 , 氧化 , 炭化 , FT-IR , HNO_3

成型工艺对活性炭孔结构及其CO2吸附性能的影响

霍素敏 , 邓洪贵 , 王艳莉 , 詹亮 , 文明 , 梁晓怿 , 凌立成

材料科学与工程学报

用比表面积1183m2/g的活性炭和酚醛树脂分别作为吸附剂和粘结剂,考察了成型工艺对活性炭孔结构及其CO2吸附性能的影响.结果表明,活性炭成型后,比表面积有所下降,但对成型活性炭进行CO2二次物理活化可使其比表面积提高60.7%;粘结剂含量为30wt%、成型压力10MPa条件下所制的成型活性炭在800℃用CO2二次活化2h后,其比表面积、压缩强度和对CO2的平衡吸附量分别为1323m2/g、12.7MPa和0.67mmol/g.

关键词: 活性炭 , 二氧化碳 , 吸附

超临界发泡制备泡沫炭及其泡孔形成机理

李娟 , 张翠翠 , 王灿 , 詹亮 , 文明 , 梁晓怿 , 凌立成

材料科学与工程学报

分别以中间相沥青和甲苯作碳质前驱体和发泡剂,采用超临界发泡技术制备出孔径为10~25 μm的泡沫炭,并着重研究了超临界发泡条件对泡沫炭的孔形及韧带结构的影响.超临界发泡包括成核、扩散、聚集及膨胀过程,同时泡孔的形成也是热力学、动力学及力学行为综合作用的结果.由于中间相沥青中存在轻组分,超临界发泡过程伴随着自发泡过程,由此可获得层次孔结构的泡沫炭.

关键词: 泡沫炭 , 超临界 , 发泡

中间相沥青的预氧化对石墨化泡沫炭微裂纹的影响

李娟 , 王灿 , 张翠翠 , 詹亮 , 文明 , 梁晓怿 , 凌立成

新型炭材料

通过对萘系中间相沥青进行预氧化处理,研究族组成变化对石墨化泡沫炭微结构的影响机制.结果表明:中间相沥青经过预氧化处理后,喹啉不溶物含量提高、族组成分布变窄,导致石墨化过程中泡沫炭泡孔的孔壁、韧带处热应力的梯度差异变小,进而使得微裂纹的数量、长度及间隙减小.

关键词: 泡沫炭 , 中间相沥青 , 预氧化 , 微裂纹

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