方伟
,
赵雷
,
梁峰
,
陈辉
,
龚仕顺
,
雷中兴
,
陈欢
新型炭材料
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°C×24 h固化后,于还原气氛下经800°C×3 h、1000°C×3 h、1200°C×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。
关键词:
木质素改性酚醛树脂
,
催化剂
,
热解炭
,
碳纳米管
刘树和
,
英哲
,
王作明
,
李峰
,
白朔
,
闻雷
,
成会明
新型炭材料
通过化学气相沉积的方法,以乙炔为碳源,天然石墨球为原料,采用不同流化床CVD工艺和不同的反应时间,制备出具有光滑表面或颗粒状热解炭包覆层的核-壳构型改性天然石墨球.改性天然石墨球的核体是具有高度有序石墨结构的天然石墨,而壳体是无序结构的热解炭.与天然石墨球相比,具有核-壳结构的改性天然石墨球的首次库仑效率和循环性能都得到显著改善.尤其是具有颗粒状热解炭包覆层的改性石墨具有优异的循环性能,在41次循环后其放电容量仍为首次容量的84%,这一改善归因于表面沉积的颗粒状热解炭有效地降低了改性天然石墨颗粒之间的接触电阻和增加了接触面积.
关键词:
流化床化学气相沉积
,
核-壳结构
,
热解炭
,
改性天然石墨
,
锂离子二次电池
张伟刚
,
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2006.02.016
为研究热解炭织态结构的生成规律,采用不同压强的甲烷为碳源,在1 100℃条件下进行了化学气相沉积和化学气相渗透实验.化学气相沉积以具有不同表面积/自由体积比([A/V]值)的直通方形多孔陶瓷为基体;化学气相渗透实验在直径为1mm细直孔内表面沉积和对炭纤维体积分数为7%的炭毡进行致密化.借助正交偏光显微镜(消光角)和透射电子显微镜(定向角)对在不同实验条件下制备的热解炭进行分析和定量表征.研究发现:热解炭的织态结构可以在两种不同的沉积条件下形成.当甲烷压强较低时为化学生长阶段;当甲烷压强较高时为物理形核阶段.在化学生长控制阶段,热解炭的织态结构可以利用之前提出的"颗粒填充模型(P-F模型)"加以解释.该模型假设高织构热解炭的沉积一定对应于气相中存在具有合适比例的芳香化合物(例如苯)和线性小分子(主要是C2H2),当二者的浓度比偏离该最优比(或者偏大,或者偏小),均将导致中织构甚至低织构热解炭的生成.在化学生成控制阶段,化学气相沉积和化学气相渗透对热解炭织态结构影响的差别,除了[A/V]值而外,还有氢气的作用.在化学气相渗透过程中,基体内部生成的氢气快速扩散至基体表面,使内外沉积速率和织态结构均发生较大变化.
关键词:
热解炭
,
化学气相沉积
,
化学气相渗透
,
织态结构
冯尚蕾
,
杨迎国
,
白朔
,
许力
,
杨新梅
,
夏汇浩
,
周兴泰
新型炭材料
采用化学气相沉积技术，以甲烷作为碳源，在核石墨IG-110基体上制备层状热解炭涂层。利用偏光显微镜、扫描电子显微镜( SEM)、透射电子显微镜( TEM)以及同步辐射掠入射X 射线衍射( GI-XRD)研究热解炭涂层的微观结构和生长特性。结果表明，热解炭涂层具有大锥体、小锥体和再生锥体三种生长锥微观结构，热解炭片层间结合紧密，生长锥间结合密实。热解炭涂层存在光滑层和再生层两种织构，每种织构都含有两种晶面间距不同的相结构，平滑层主要含有低石墨化度相，而再生层主要含有高石墨化度相。热解炭涂层致密的微观结构和仅存在的纳米级别的微孔使其可以作为气体阻隔涂层。
关键词:
热解炭
,
微观结构
,
透射电子显微镜
,
同步辐射掠入射X 射线衍射
张云峰
,
罗瑞盈
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(12)60004-3
采用天然气为前躯体在不同压力下使用化学气相渗积法制备炭/炭复合材料.利用甲烷分解热力学与沉积动力学研究了渗积压力对渗积速率和热解炭组织结构的影响.采用偏光显微镜观察热解炭的组织结构.结果表明:随着渗积压力的增加,初始渗积速率增大；但在渗积后期,渗积速率随着渗积压力的增大而降低,导致在高渗积压力下相同时间制备样品的最终密度降低.热解炭组织结构对渗积压力具有很强的依赖性.在低压(1 kPa)下渗积得到的热解炭基体全部为粗糙层结构.在适中的压力(3kPa,5 kPa,10 kPa)下,以炭纤维为圆心由内到外依次得到各向同性和粗糙层热解炭,整个基体以粗糙层为主.在15kPa下,得到的热解炭组织结构为各向同性和光滑层组织.
关键词:
炭/炭复合材料
,
化学气相渗积
,
热解炭
,
显微结构
黄清波
,
张丹
,
白瑞成
,
李爱军
,
孙晋良
新型炭材料
对热解炭沉积和织构形成过程进行动力学建模，重点分析C/C复合材料CVI制备工艺中基体炭形成时中织构/高织构( MT/HT)热解炭之间轮廓分明的急剧转变现象。基于Langmuir-Hinshelwood( L-H)理论和Particle-filler( P-F)概念模型，将MT和HT热解炭作为炭的两种亚稳相，以气相中占优的两种中间组分作为基体炭前驱体(线性小分子烃和小分子芳香烃)，考虑基体表面单分子沉积形成MT热解炭和P-F双分子反应形成HT热解炭的过程，建立包含吸附/解吸附/脱氢的多步非均相热解炭沉积和织构形成反应动力学模型，研究该动力学系统达到稳态时热解炭随气相组成变化的情况。结果表明，热解炭沉积和织构形成过程曲线呈现“S”型特征，该曲线的线性稳定性分析表明热解炭沉积中的织构转变是一个包含迟滞区间的双稳态过程，进一步的计算表明此迟滞区间的大小明显受初始直链烃浓度以及沉积温度的影响。
关键词:
炭/炭复合材料
,
热解炭
,
微观结构
,
动力学
