炭基体结构状态对C/C复合材料抗烧蚀性能的影响

碳基体在C／C复合材料的组成中占有很大的比重，因此炭基体不同的结构状态往往对C／C复合材料的各项性能有显著的影响。本文利用不同的原料和加工工艺制备出了三种具有不同炭基体的C／C复合材料，这三种碳基体分别是热解炭，沥青炭以及解热炭－树脂炭混合炭基体。对这三种材料多项性能的测试结果表明，炭基体的结构状态如石墨化度，炭片层结构的取向度的不同对C／C复合材料的各项性能均有显著的影响；基本趋势是C／C材料的石墨化度越高，材料的导电性能，导热性能以及抗烧蚀性能越好，压缩强度越低。三种炭基体中沥青炭基体沿纤维轴向的取向度最低，其抗烧蚀性能最差。     

X-射线全谱拟合法测量钛白粉的晶粒度

采用X射线粉末衍射(XRD)全谱拟合的方法测量了钛白粉样品的晶粒度。选择步进式扫描采谱、结合全谱拟合法程序Topas中的基本参数法(FPA)软件全谱拟合,计算得到晶粒度参数,并与X射线粉末衍射线宽法、扫描电镜(SEM)分析结果进行对比。综合分析认为,X射线全谱拟合法计算钛白粉晶粒度无需标样、操作简便、分析快速准确,可以作为钛白粉的质量控制方法。     

氮掺杂碳材料的制备及其化学活性位点研究

为了找出比较优异的非铂电极材料,并分析得出其最佳活性位点,分别从氮掺杂碳和碳载过渡金属氮材料催化剂在阴极催化的两个方向进行了探究。现如今通过X射线光电子能谱分析(XPS)可以检测出吡啶型氮、吡咯型氮和石墨型氮三种主要的氮掺杂活性位点。氮掺杂碳(G-N),氮掺杂碳纳米管(NCNT)以及氮掺杂石墨烯-氮掺杂碳纳米管(N-GO1@CNTs2)三种典型的氮掺杂碳材料进行分析。由此可见碳载过渡金属氮催化剂材料的催化活性位点很有可能主要是氮化金属化合物起作用。     

炭石墨材料的生物机械性能和骨固定材料

综合分析了炭材料的性能及其在生物医学方面的应用，重点分析了炭材料的生物机械性能，特别是生物力学相容性。结合国内外在基础医学和临床医学相关研究实例，认为炭材料不仅可以作为膺复体(Prothesis)长时间植入人体，也可作为骨折外固定材料(如夹具、夹板等)短时间使用。与传统金属和高分子材料相比，炭材料在生物相容性、强度、重量、稳定性、加工性、实际操作等上具有突出的优势。炭材料可被X射线穿透的特性，有助于临床医师利用良好的射线透射图像对所植入的碳材料膺复体进行准确定位和复位。另外，接受炭材料植入的骨肿瘤患者，术后可进行正常的放射治疗。     

槽电压对CaCl2基熔盐电化学转化CO2制备碳材料的影响

以氯化钙基熔盐为电解质，将CO₂电化学转化为碳材料，考察了槽电压、熔盐组成对碳材料制备的影响。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、激光显微拉曼光谱(Raman)等分析手段对碳材料的物相、形貌结构、元素分布、石墨化程度等特性进行表征。结果表明：在800℃CaCl₂-5%(质量分数)CaO熔盐中，槽电压为1.9 V的电解产物形貌为薄片状，碳质量分数为98.24%，随着槽电压升高，产物倾向于形成棒状结构且棒状产物长度增加；采用熔点更低的CaCl₂-NaCl-KCl-5%(质量分数)CaO三元熔盐进行电解，降低了制备碳材料的能耗，减轻了阳极的腐蚀，所得产物主要形貌为纳米管状、颗粒状和球状。槽电压对产物形貌的影响显著；高槽电压使得反应过程电流更大，电化学反应动力学加快，所得碳材料的石墨化程度更低。     

Mg:LiNbO_3晶体组分和点阵常数的研究

通过测定 Mg:LiNbO_3晶体组分和点阵常数,以及X射线物相分析,证实了 Mg~(2+)在晶体中取代Li~+的位置并形成置换固溶体,但点阵常数的变化很小,所以它仍具有和 LiNbO_3相同的结晶学特性。     

纳米聚晶金刚石的高压高温合成

利用自行研制的二级大腔体静高压装置,通过高温超高压下石墨向金刚石的直接转变,合成出了纳米聚晶金刚石块体材料.合成压力约为17GPa,温度约为2300℃.微区X射线衍射分析表明,石墨转变成了立方相的金刚石,扫描电子显微镜及X射线全谱拟合分析显示,合成出来的金刚石晶粒尺寸约16nm.压痕法测得的样品维氏硬度为100GPa以上.     

专利介绍

一种制备含钽炭材料前驱体的方法;形炭素锻烧回转窑;对碳纳米材料进行精密选域组装方法;用于形成导电材料的碳质材料及其应用;一种沥青碳泡沫材料的制备方法;     

氨基修饰片状氮化碳的制备及光催化性能

石墨相氮化碳是一种低成本易获得的可见光响应光催化剂，但由于比表面积小、光生载流子易复合等缺点限制了其应用。为克服传统氮化碳的缺陷，本实验以尿素和三聚氰胺为原料，通过水热预处理改性前体，再用高温煅烧法成功制备出氨基修饰片状氮化碳光催化材料。并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）等手段对样品的晶格结构和形貌特征等进行表征。结果表明，成功引入氨基基团的片状氮化碳，比表面积增加且光生载流子复合率显著降低。以罗丹明B和壬基酚溶液的光降解考察材料光催化性能，发现氨基修饰片状氮化碳对其去除率分别为80.69%和50.7%，分别是传统块状氮化碳的2.45倍和2.19倍，是未修饰片状氮化碳的1.26倍和1.21倍。且氨基修饰片状氮化碳材料重复使用5次后仍具有较高光催化活性，光催化性能显著提高。     

功能粘胶纤维的碳掺混改性

介绍了炭素材料在粘胶纤维功能改性中的应用，主要介绍几种典型的炭素材料的性能和特点以及碳掺混改性粘胶纤维的性能和应用。     

炭发热材料在供暖领域的应用

本文叙述了碳的热电学性质,论述了利用炭作为发热元件供暖的产品结构及发热原理,介绍了炭发热元件的制作工艺流程及特性,指出炭发热材料作为一种新兴的、科学的采暖产品,具有高效、节能、环保、经济、发热迅速、不易老化、使用寿命长等优点,炭作为发热材料在供暖领域的应用前景十分广泛.     

熔盐体系组成对二氧化碳电化学合成新型碳材料形貌影响

以碳酸盐为电解质,以铁、镍、镍铬合金等廉价金属材料为电极,研究构建了高温熔盐电解池,将CO₂一步法转化为新型碳材料,并考察了熔盐组成及配比、电解温度、电流密度、电极材料等实验条件对碳材料形貌结构的影响。采用X射线能谱分析仪（EDS）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、比表面积测试仪（BET）、X射线衍射仪（XRD）及拉曼光谱仪（Raman）等手段对碳材料的元素组成、形貌结构、比表面积、结晶度、有序度等特性进行表征分析。研究结果表明,450～600℃温度范围内,电解多元混合熔盐体系主要生成无定形碳;同时,电解温度、电流密度、电解质组成及配比等对碳产物的比表面积具有明显影响;通过改变电解质体系,辅以调控电流密度及电解温度等实验参数,可实现碳纳米管、碳球及蜂窝状多孔碳等特定形貌碳材料的可控合成,其中碳纳米管的石墨化程度较高,且由碳原子组成的层状六方石墨晶体排列规则有序。     

基于Aldol缩合反应的碳碳双键共价有机框架材料的设计合成

具有C₃对称性的三甲基三嗪（TMT）分别与2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪（TFPT）、均三苯甲醛（TFB）和四氟对苯二甲醛（TFBA）在酸或者碱催化条件下发生Aldol缩合反应,成功构建出3种新型的碳碳双键桥联的共价有机框架材料（TMT-TFPT-COF、TMT-TFB-COF、TMT-TFBA-COF）。本研究通过Material Studio、ZEO⁺⁺等软件对材料进行结构的精确解析,并结合粉末X射线衍射（PXRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）等表征手段确定了材料的结构、连接方式及其荧光特性。结果表明,这3种较高结晶度的新型共价有机框架材料均为二维层层堆积结构,其中碱催化条件下合成的TMT-TFPT-COF、TMT-TFB-COF材料呈现出良好的荧光性质,此类荧光COFs材料在光催化、化学传感器等方面具有很好的应用潜力。     

炭材料催化剂在催化湿式氧化中的应用

催化湿式氧化(CWO)是一种有效处理难降解有机废水的新技术。催化剂是CWO技术的一个关键因素,碳材料催化剂是一种新型的催化剂。活性炭、碳纳米管及碳干凝胶在CWO处理中可直接做催化剂,也是一种良好的催化剂载体。炭材料催化剂在CWO处理中具有良好发展前景,全面介绍了炭材料催化剂在CWO中的应用。     

碳(炭)材料与超级电容器

多孔碳(炭)材料是用来制造超级电容器电极的理想材料之一．特别是中孔(≥nm)丰富的多孔碳(炭)材料,最适合制造超级电容器的电极．     

不同聚合温度下的石墨相氮化碳降解亚甲基蓝的研究

通过热聚合法分别在500,550,600℃下制备了三种石墨相氮化碳，通过红外光谱和X射线衍射光谱表征其结构，证实了三个温度下的石墨相氮化碳均被成功制备。在LED灯作为光源的条件下，将三种石墨相氮化碳分别作为光催化剂用于降解亚甲基蓝溶液，根据降解结果发现550℃下制备的石墨相氮化碳的降解效果最好；以550℃下制备的石墨相氮化碳作为催化剂，对降解条件进行探究，最终发现在溶液pH值为7,催化剂用量为10 mg,光照降解反应6 h时，对亚甲基蓝降解效率为71%。     

提纯土状石墨对铝碳材料显微结构和力学性能的影响

采用高温碱煅烧法提纯土状石墨,并将其作为1种活性碳源,引入到含金属铝粉、硅粉和二氧化硅微粉的铝碳耐火材料中。利用热重--差示扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪及三点弯曲仪等研究了提纯土状石墨对铝碳材料显微结构和力学性能的影响。结果表明:提纯土状石墨颗粒由许多细小的微晶片状石墨组成,尺寸细小,结构褶皱且绕曲变形;与天然鳞片石墨相比,提纯土状石墨的氧化活化能低,具有更高的反应活性;在铝碳材料中引入提纯土状石墨部分取代天然鳞片石墨,促进了材料基体内AlN和SiC晶须形成,对提高铝碳材料的力学性能有积极作用,在铝碳材料中有很好的应用前景。     

基于碳基催化剂活化过二硫酸盐降解有机污染物的研究进展

碳基催化剂作为一种绿色催化材料,可以有效防止有毒金属离子的浸出和二次污染。本文首先对碳基催化剂活化过二硫酸盐（PDS）降解有机污染物存在的三种反应机制进行了具体的阐述,对自由基机制和非自由基机制的优缺点进行了对比和讨论,对使用不同碳基材料（包括活性炭、石墨烯、碳纳米管、中孔炭、纳米金刚石、生物炭）作为催化剂活化过二硫酸盐降解有机污染物的研究进展进行了梳理,比较了不同碳基催化剂对有机污染物的选择性和降解效果,并对各种碳基材料存在的问题进行了总结;然后探讨了碳基催化剂掺杂改性对催化活性的影响及其机理,针对碳基催化剂存在稳定性和重复利用性差的问题介绍了几种碳催化剂再生方法,最后对碳催化剂用于活化PDS降解实际有机废水的前景做出了展望。     

碳材料吸附脱除二氧化硫性能的影响因素

选用了7种不同物理化学特性的碳材料,分别为活性炭-1（比表面积1779m²/g）、活性炭-2（比表面积970m²/g）、多孔纳米炭-1（平均孔径14nm）、多孔纳米炭-2（平均孔径85nm）、多孔纳米炭-3（平均孔径4.7nm,掺氮）、多孔纳米炭-4（平均孔径4.1nm,不掺氮）和纳米碳纤维。在对比这7种不同的碳材料的物理化学特性与其脱硫性能的基础上,研究材料的物理化学特性、脱硫温度、反应空速等因素对碳材料吸附脱除SO₂性能的影响。结果表明,碳材料吸附脱除SO₂的性能受材料的比表面积、孔隙结构、表面官能团、脱硫温度和反应空速的综合影响。不同的碳材料中,材料的孔隙结构和表面官能团对材料的脱硫性能影响很大,以微孔结构为主的碳材料SO₂去除率较高,以介孔结构为主的碳材料脱硫容量较高;随着脱硫温度升高,碳材料的吸附脱硫性能降低;随着反应空速降低,碳材料的吸附脱硫性能升高。本研究中,多孔纳米炭NCP-10的吸附脱除SO₂性能最好,能在室温下保持100%的SO₂去除率持续1h,且在室温下1h内累积的脱硫容量最高可达108mg(SO₂)/g(材料)。     

煤/生物质基分级多孔炭制备工艺的优化与应用

为实现煤层气的高附加值利用，通过在煤中添加生物质和KOH合成一种煤/生物质基分级多孔炭，并将其应用于煤层气直接裂解制氢，从而获得高纯氢气和一定数量的碳材料。鉴于煤/生物质基分级多孔炭在制备过程中影响因素众多的问题，采用Design-Expert软件构建了制备煤/生物基分级多孔炭材料的实验方案，结合合成的多孔炭材料催化煤层气裂解制氢反应的实验数据进行了影响因素分析，建立了影响因素与反应转化率之间的拟合方程并对实验方案进行了优化。结果表明：温度和碱碳比是煤/生物质基分级多孔炭制备过程中的主要影响因素。优化得到的制备条件理论最优解与实验值之间的最大误差为3.3%，说明Design-Expert软件对制备过程的优化是准确且可靠的。与原煤炭材料相比，煤/生物质基分级多孔炭催化裂解煤层气具有较高的活性。前者反应后表面生成大量的碳球，而后者表面则生成大量的碳球和碳纤维。