溴改性低温煤沥青制备高软化点沥青及其中间相转化行为

以精制的低温煤焦油沥青(R-CTP)为原料,采用热溴化/脱溴聚合法制备了高软化点沥青,研究了溴添加量、脱溴温度和恒温时间对所得产物的结构和性质的影响。R-CTP与5 wt.%～20 wt.%的液溴反应后,经250～350℃下热处理发生脱溴聚合反应。偏光显微结构和XRD分析结果表明,当溴引入量为15 wt.%时,溴化沥青(BRC-15%)经410℃炭化形成100%光学各向异性的广域型中间相,且炭化产物具有最大的微晶堆积高度。BRC-15%经350℃热处理6 h得到软化点为232℃、残炭率为55.2 wt.%的脱溴沥青。通过~1H NMR、LDI-TOF/MS和FT-IR等表征脱溴沥青的结构,结果表明溴的引入显著促进了沥青组分分子的聚合,与直接热缩聚法相比,溴改性法明显提高了沥青的软化点、残炭率和分子量。此外,脱溴沥青还具有较低的熔融黏度,其黏度随剪切速率的增大表现为剪切变稀且有明显的剪切平台。脱溴沥青经410℃炭化能够形成95%光学各向异性的广域中间相。     

甲基萘沥青基有序中孔炭的制备及电化学性能

以1-甲基萘热溴化/脱溴聚合沥青为前驱体, 中孔二氧化硅SBA-15为模板, 采用液相浸渍法合成有序中孔炭。通过不同测试手段对中孔炭的微观结构和电化学性能进行了研究。当模板剂和沥青质量比为1:1, 升温速率为 1 ℃·min^-1, 碳化温度为900 ℃时, 所制备的中孔炭性能最优, 具有高度有序的二维六方孔道结构, 比表面积为675 m²·g^-1, 孔容为1 cm³·g^-1, 孔径集中在3.84 nm左右。该中孔炭用于Li-S电池的正极载体材料表现出良好的电化学性能, 在0.2C(1C=1675 mA·g^-1)电流密度下经300次循环后放电比容量和容量保持率分别为688 mAh·g^-1和67.1%, 在3C电流密度下比容量可达556 mAh·g^-1。     

电解液对活性炭基超级电容器低温性能的影响

分别以双环丁铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯(SBPBF_4/PC)、四乙基铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯(Et_4NBF_4/PC)以及双环丁铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯与碳酸二甲酯混合溶剂[SBPBF_4/(PC+DMC)]为电解液,商用超级活性炭为电极材料,研究了电解液对超级电容器低温性能的影响。结果表明,SBPBF_4/PC电解液的粘度低、电导率高,且SBP+的离子直径小;在-20℃时,2 A/g的电流密度下,比电容可达22.7 F/g。碳酸二甲酯(DMC)的加入可有效降低电解液的粘度,提高电解液的电导率,当PC∶DMC=7∶3(体积比)时,电化学性能最佳,-20℃时比电容为26.7 F/g。     

中孔炭的水玻璃模板法制备、结构调控及球形功能化

以廉价水玻璃为原料, 通过控制水解条件, 合成出具有不同尺寸的SiO₂溶胶, 并与间苯二酚-甲醛(RF)溶胶形成均相的凝胶复合物, 经常压干燥、炭化、酸洗, 得到具有可控结构的中孔炭材料。考察了水解温度、水解时间和反应物组成对孔结构的影响, 并通过氮气吸附、扫描电镜和透射电镜对材料的微观结构进行了表征。结果表明: 中孔炭的孔隙反相复制于SiO₂凝胶网络, 其平均孔径随水解时间的延长或水解温度的升高而增大, 并在6~12 nm范围内精细调控, 而其总孔隙率可以通过改变炭、SiO₂前驱体比例调节。对液相复合溶胶通过悬浮聚合法和喷雾干燥法处理, 分别制备出毫米级和微米级的中孔炭球, 进而实现了中孔炭在宏观形貌上的调控。本工作为中孔炭的低成本制备、精细结构调控以及球形功能化提供了重要参考。     

高硫石油焦的碱催化煅烧脱硫实验研究

采用在H2气氛下Na2CO3碱催化煅烧方法，研究了煅烧温度、反应时间、Na2CO3添加比例和石油焦颗粒粒度对高硫石油焦脱硫效果的影响，利用傅里叶红外光谱(FT IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段，对石油焦脱硫前后的化学结构、表面微观形貌、热稳定性、微晶结构进行比较分析。结果表明，在煅烧温度为700℃、Na2CO3添加量（质量分数）为25%、反应时间为120 min、石油焦原料粒度为80 μm的条件下，石油焦的脱硫率达到最大值 (893%)；经在H2气氛下Na2CO3碱催化煅烧处理后,石油焦中的黄铁矿类无机硫以及硫醇类和大部分噻吩类有机硫得到有效脱除，剩余的噻吩硫可能变为更稳定的形式存在，在H2气氛下Na2CO3碱催化煅烧处理后石油焦的理化性能得到一定程度的提高。     

低负载Pd/Al2O3催化剂的制备及其对CO室温催化性能研究

采用等体积浸渍法和还原法结合制备了Pd/Al_2O_3催化剂,通过N_2吸附-脱附、SEM、TEM、X射线衍射、X射线光电子能谱和CO原位漫反射傅里叶变换红外光谱等表征手段对制备的样品微观结构进行了系统分析,考察了不同Pd负载量和测试条件下CO催化氧化性能。实验结果表明,水合肼还原法实现了Pd在Al_2O_3载体上的均匀分散,Pd颗粒的直径在9 nm左右,且为Pd单质;负载后的催化剂呈现明显的中孔结构特征,有利于气体分子的扩散。在0.2%～0.5%的低负载质量分数下,CO的催化性能随着Pd负载量的增加而增加,随着CO进口浓度和空速的升高而逐渐降低,在进口浓度为0.05%,空速为4 017 h~(-1)时,不同负载量的催化剂均能使CO完全催化;温度对催化剂的催化效果影响显著,从常温到50℃催化剂的性能变化显著;湿度增加对催化有一定的促进作用。Pd负载质量分数0.5%的催化剂稳定性测试表明,催化剂能够在100 h内保持92%以上的稳定转化率。     

球形活性炭担载MnOx-CeO2和三聚氰胺的低温脱硝行为研究

以MnO_x-CeO₂为活性组分, 以三聚氰胺为还原剂, 制备了球形活性炭(SAC)担载MnO_x-CeO₂和三聚氰胺的复合催化剂, 并考察了该催化剂在低温下(120~180℃)对NO的选择性催化还原(SCR)反应行为。实验还利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)和低温N₂吸附法等技术对催化剂进行了表征。结果表明, 当反应温度为180℃、空速为6000 h^-1、NO和O₂浓度分别为0.1%和8%时, 担载8% Mn(摩尔比Mn:Ce固定为1:1)和10%三聚氰胺的催化剂可在8.8 h内实现99%的NO_x转化率。煅烧温度高于400℃将促使MnO_x-CeO₂形成更大的晶体颗粒和更加规整的晶型结构, 从而降低其melamine-SCR活性。三聚氰胺担载量高于15%将造成催化剂比表面积和孔容的急剧减小, 最终导致其稳态NO_x转化率的下降。而金属氧化物担载量的增加和反应温度的升高都有利于Melamine-SCR反应, 且在较宽的NO和O₂浓度范围内, 催化剂的稳态NO_x转化率都能维持在99%左右。     

金属氧化物/炭复合材料抑制锂硫电池穿梭效应的研究进展（英文）

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良好导电性与结构多样性而备受关注,然而非极性炭材料难以与极性多硫化物紧密结合,导致活性材料大量损失和严重的穿梭效应。金属氧化物具有极性强和丰富吸附位点的优点,将过渡金属氧化物与炭材料结合,有助于增强对多硫化物的化学吸附和电化学反应活性。本文首先介绍了锂硫电池的基本原理和存在的主要问题,然后讨论了近年来过渡金属氧化物/炭复合材料在合成方法和结构设计（1D,2D,3D）方面的研究进展。此外,详细介绍了异质结构设计、空位工程和晶面调控策略的代表性工作并讨论了其机理。最后,对过渡金属氧化物/炭复合材料用于锂硫电池中的发展进行了总结和展望。     

低密度碳空心微球的制备及酚醛树脂空心微球复合材料的性能

以BJO-0930酚醛树脂空心微球为原料,通过酸洗、预氧化、碳化三步工艺,成功制备球形度好、强度高的碳空心微球,并与热固性酚醛树脂复合,热压成型得到轻质酚醛树脂/空心微球复合材料。系统考察了碳化温度、循环酸洗、预氧化等对碳空心微球强度的影响。复合材料的力学性能和隔热性能分别通过压缩性能以及热导率测试进行表征。结果表明:直接碳化得到的碳空心微球破球率高、强度低;通过循环酸洗可以有效去除树脂球的灰分,破球率由28.07%降低至18.03%;进一步预氧化处理可以显著提高碳空心微球的强度,其破球率和等静压破球率分别为10.03%和17.34%;制备得到的酚醛树脂/碳空心微球复合材料具有优异的隔热性能和力学性能,热导率降低至0.115 W·m~(-1)·K~(-1),压缩强度为46.02MPa。     

低密度Fe3O4/中孔炭微球复合材料的可规模制备及吸波性能

采用喷雾干燥法制备出中孔炭微球(MCMSs), 进一步通过液相浸渍得到磁性Fe₃O₄/MCMSs纳米复合材料, 系统研究了复合材料的形貌结构和吸波性能。结果发现, Fe₃O₄/MCMSs复合材料具有优异的流动性和低密度(0.24~0.33 g/cm³)特征, 其中Fe₃O₄纳米颗粒高度分散在MCMSs中孔孔道内。复合材料具有较高的比表面积(548~735 m²/g), 可以促进多种介电弛豫的形成。在2~18 GHz范围内, 复合材料以介电损耗为主, 在12.6 GHz处具有最大反射率-25 dB, 小于-10 dB的带宽达4.7 GHz。复合材料优异的吸波性能可以归因于均相分布的Fe₃O₄纳米颗粒和中孔炭微球的协同作用, 在增大界面弛豫和电磁波散射的同时, 改善了阻抗匹配, 减少了电磁波在吸波层表面的反射。