木质素基分级多孔碳复合相变材料的制备与性能研究

以木质素为原材料,通过模板法和化学活化法制备出木质素基多孔碳LTC和木质素基分级多孔碳LTCA,以LTCA为载体,采用真空浸渍法负载相变材料聚乙二醇(PEG4000),制备出木质素基分级多孔碳/聚乙二醇(LTCA/PEG)复合相变材料.通过扫描电镜、透射电镜、全自动比表面积及孔隙分析仪、X射线衍射分析、傅里叶变换红外光...     

木质素基酚醛泡沫炭的制备及性能研究

在碱性条件下,木质素可部分替代苯酚,通过树脂化生成木质素基酚醛树脂,酚醛树脂经物理发泡、高温碳化工艺制得木质素基酚醛泡沫炭。研究结果表明:木质素基酚醛泡沫的热稳定性良好,当纯化木质素添加量为20%(质量分数)时,木质素基酚醛最大炭收率为54. 60%,热稳定性优于其他泡沫;碳化后的4种木质素基酚醛泡沫炭(CF-L-0%、CF-L-10%、CF-L-20%、CF-L-30%)皆由100～600μm的泡孔及孔壁组成,其表观密度在0. 15～0. 23g/cm3之间,压缩强度最高可达3. 35MPa; 4种木质素基酚醛泡沫炭为非石墨化的碳质结构,其微观结构以微孔为主;木质素基酚醛泡沫炭的碳含量随木质素替代量的增加而提高,碳质量分数最高可达72. 34%。     

木质素基有序多孔碳复合相变材料的制备及性能研究

以木质素为原材料和介孔分子筛(SBA-15)为模板制备木质素基有序多孔碳(MC),采用真空浸渍法负载相变材料聚乙二醇(PEG),制备出木质素基有序多孔碳复合相变材料(MC/PEG)。通过SEM、XRD、FT-IR以及DSC等方法对其结构表征及性能测试。结果表明,MC的最大负载量可达75%,其相变焓值为89.7 J·g^-1。在负载量为60%时,MC/PEG复合相变的热导率可达0.5029 W/mK,较纯PEG提升了50.3%。将MC/PEG复合相变材料利用涂层法制备了相变调温棉织物,经过红外热成像分析后可以发现相较棉织物,相变调温棉织物拥有良好的调温性能。     

仿竹结构多孔聚醚砜基碳纤维复合材料

竹子是以竹纤维为增强体、木质素为基体所构成的天然复合材料，其竹纤维赋予了竹材高强度的特点，多孔木质素结构赋予了竹材轻质、高韧性的特点。本文通过模仿竹子的结构特征，采用液相浸渍法和浸没沉淀相转化法在碳纤维表面沉积多孔聚醚砜聚合物，制备出兼具轻质、高韧性、高强度特点的仿竹结构多孔聚醚砜基碳纤维复合材料(CF/foam PES)。研究结果表明：与传统密实结构的聚醚砜基碳纤维复合材料(CF/condense PES)相比，本文制备出的聚醚砜基碳纤维复合材料的海绵状多孔聚醚砜结构降低了复合材料的表观密度，且CF/foam PES的比强度相对于CF/condense PES提高了234.5%，比模量提高了192.6%；多孔聚醚砜使CF/foam PES具有优异的吸能性能。     

模板法制备超级电容器用多孔炭的研究进展

多孔炭材料具有优良的电导率、高的比表面积以及优异的电化学稳定性,被广泛用于能量存储和转换领域.模板法被认为是制备具有良好孔结构和孔径分布炭材料最成熟的方法之一.本文归纳总结了模板法,包括硬模板(镁基、硅基、锌基、钙基)、软模板(常规软模板、离子液体、低共熔溶剂)、自模板(生物质、金属有机框架)制备超级电容器用分级多孔炭...     

高比表面积聚丙烯腈基炭微球的制备与正交实验分析（英文）

本研究优化了制备高比表面积聚丙烯腈基多孔炭微球的KOH化学活化工艺,并系统讨论了活化条件对炭微球的孔体积和平均孔径的影响。活化条件的优化原理基于9个正交实验,主要讨论了活化温度、恒温时间以及碱碳质量比3个因素对比表面积的影响与显著性。极差分析和方差分析表明,3个因素对比表面积均具有高度显著的影响,且三者的影响程度有如下关系:活化温度恒温时间碱碳比。最佳活化工艺为:活化温度800℃,恒温时间4 h,碱碳比4∶1。由最佳活化工艺制备的聚丙烯腈基多孔炭微球的比表面积可由活化前的463 m~2g~(-1)显著提高至2 517 m~2g~(-1)。     

模板法制备超级电容器用多孔炭的研究进展（英文）

多孔炭材料具有优良的电导率、高的比表面积以及优异的电化学稳定性,被广泛用于能量存储和转换领域。模板法被认为是制备具有良好孔结构和孔径分布炭材料最成熟的方法之一。本文归纳总结了模板法,包括硬模板(镁基、硅基、锌基、钙基)、软模板(常规软模板、离子液体、低共熔溶剂)、自模板(生物质、金属有机框架)制备超级电容器用分级多孔炭的造孔机制和构效关系;指出了模板法在炭材料孔结构调控方面存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展

重金属污染给生态环境及人类健康带来极大危害,是最重要的世界环境问题之一。多孔碳材料对重金属离子具有较好的吸附能力,可用于重金属污水的处理。本文综述了废弃生物质制备碳吸附剂以及掺杂型和聚合物基多孔碳作为新型炭材料,在重金属废水处理中的研究进展,并阐述了其吸附机理以及发展潜力。掺杂型和聚合物基多孔碳材料作为吸附剂的后起之秀,在废水处理中具有较好的发展潜力,因此,开发环境友好、低成本、高效的新型碳材料吸附剂对治理重金属污染具有重要意义。     

多孔碳及其复合材料在超级电容器中的研究进展

多孔碳超级电容器具有比电容高和循坏寿命长等优点，是当前研究和应用最广泛的一类超级电容器材料。综述了多孔碳材料的不同制备方法和多样化的多孔碳材料前驱体，并介绍了掺杂石墨烯、过渡金属氧化物(TMDs)、过渡金属碳化物或氮化物(MXene)及杂原子等手段来改善碳基电极的离子传输能力，对其在电容器中的应用进行了总结。     

超级电容器用高性能石油焦基多孔炭的制备及改性（英文）

以石油炼制副产品石油焦为原料,采用KOH活化法制备高比面积多孔炭,通过氨水水热处理对多孔炭进行表面渗氮改性。系统考察了KOH/石油焦比例(碱/炭比)对多孔炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明多孔炭的比表面积、孔结构和电化学性能可以通过碱/炭比有效地调控。随着碱/炭比的增大,多孔炭的孔道逐渐增大,当碱炭比为3∶1时最大比表面积达到2 964 m~2·g~(-1)。当碱/炭比为5∶1时,多孔炭的比表面积和中孔率分别高达2 842 m~2·g~(-1)和67.0%,其在50 m A·g~(-1)电流密度下的比电容达到350 F·g~(-1)。氨水水热处理多孔炭,可以有效地在多孔炭表面引入氮原子,从而提高了多孔炭电极的电化学性能,尤其提高其在高电流密度下的比电容值。KOH活化以及氨水水热处理为制备高性能低成本石油焦基超级电容器电极材料提供了一种简单有效的方法。     

木质素基新型多功能材料研究进展

木质素具有功能基团丰富、生物相容性好、毒性低、含碳量高等优点，是制备功能复合材料的理想前驱体。木质素基复合材料通常具有环保、低成本等优点，广泛应用于储能、环保、电子器件等领域。综述了近年国内外木质素基复合功能材料和木质素基碳材料的最新研究进展，提出了当前面临的挑战和未来的发展方向，对木质素的开发利用和木质素基材料的应用前景进行了展望。     

木质素在吸附材料领域中的应用研究进展

木质素作为一种储量丰富、廉价可再生的生物质资源,广泛存在于植物类纤维原料中。木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的三维网络状芳香族高聚物,结构中含有丰富的醇羟基、酚羟基、羧基和甲氧基等功能性基团,可通过改性或与其他材料复合,是一类极具潜质的功能性高分子,可应用于油田、煤炭、建材、农业、医药等行业,尤其在吸附材料领域中的应用逐渐成为实现木质素高值化利用的途径之一。介绍了以木质素为原料制备吸附材料,包括多孔碳、水凝胶、气凝胶以及木质素基复合材料等,综述了木质素吸附材料在处理染料、重金属离子、气体等方面的应用研究进展,并就木质素吸附材料的未来研究工作进行了展望。     

木质素/PAN碳纳米纤维的制备与表征

基于静电纺丝法，以碱木质素和聚丙烯腈(PAN)为溶质，二甲基亚砜(DMSO)为溶剂制备碳纳米纤维。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、共聚焦显微拉曼光谱仪和X射线光电子能谱(XPS)等手段分析了木质素在木质素/PAN中的质量占比对碳纳米纤维形貌及结构的影响。结果表明：随着木质素含量的逐步增加，对碳纳米纤维的表面形貌和微观结构影响并不显著，说明木质素可以代替部分含量的PAN,为基于木质素/PAN碳纳米纤维制备高性能超级电容器电极材料提供参考。     

酚醛树脂基多孔炭的制备及应用研究进展

酚醛树脂是一种常用的活性炭碳源,其独特的优势使其受到科研工作者的青睐。由于孔结构是影响活性炭性能和应用的主要因素,孔径调控是多孔炭制备过程的关键。常用的孔径调控方法有金属催化,添加造孔剂以及模板法。通过不同的造孔方法制备的酚醛树脂基多孔炭在环保、电化学、医药催化等领域有着广泛的用途。综述了酚醛树脂基多孔炭的制备和常用的孔径调控方法以及近年来主要的应用,并对其以后的研究和应用进行了展望。     

多孔碳质材料在氧还原电催化中的应用

氧气的电化学还原(氧还原)反应是多种能量存储与转化装置中的关键电化学步骤,氧还原的难易程度决定了这些装置综合性能的好坏。氧还原反应自身的动力学过程缓慢,通常需要催化剂来提高反应速率。碳质材料在其中发挥着非常重要的作用,常见氧还原催化剂铂、钯等贵金属及近期出现的多种非贵金属,大多是负载于各种纳米碳质材料或直接利用掺杂纳米碳质材料作为催化剂,包括各种多孔炭或基于多孔炭的材料。因此,多孔碳质材料的发展对于氧还原催化剂的研究与发展起到了促进作用。本文从多孔碳质材料制备手段出发,论述了多孔碳质材料在氧还原反应的作用,涵盖了贵金属催化剂载体到非(贵)金属催化剂等方面的研究进展。与此同时,对新型碳质材料调控多孔结构的方法加以阐述,并对未来新型多孔碳质材料用于氧还原催化剂的前景和方向进行了展望。     

木质素基模板炭的制备及电化学性能

以造纸黑液碱木质素为碳前驱体、硅藻土为模板,采用高温烧结和水热活化制备有序排列的硅藻土模板炭.利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对其进行分析与表征,并通过测试恒电流充放电、循环伏安法、交流阻抗、循环寿命等来研究其电化学性能.结果表明:所制备的模板炭生长在硅藻土的孔隙中,呈现出中空管状结构.当木质素/硅藻土质量比为1:1,将其于900℃烧结2 h后,再通过180℃水热反应活化10 h,制备的模板炭电极材料具有较好的电化学性能.在电流密度为0.5 A/g时,该材料的质量比电容可达207.65 F/g;而在电流密度为2 A/g时,经过5000次循环充放电后,其比电容保持率仍达到95.4％,这表明所制备的木质素基模板炭材料具有良好的电化学性能.     

沸石矿为模板制备多孔炭的研究

以几种沸石矿为模板、蔗糖为碳源，通过模板法制备了多孔炭，并用77K氮气吸附和X射线衍射仪(XRD)进行了表征。结果表明：此方法可以制备出具有一定比表面积和较大中孔容积的多孔炭．其中孔率随着模板中孔容积的增大而增加，但在所制多孔炭中存有少量的杂质。     

木质素基碳纤维制备的研究进展

木质素在自然界中储量丰富,并且可再生、碳含量高,将其应用于碳纤维的制备有着无可比拟的成本优势。简要介绍了木质素基碳纤维的发展进程,详述了硫酸盐木质素、有机溶剂型木质素和蒸汽爆破木质素的来源、结构差异及其碳纤维制备工艺过程进展,通过对比得出硫酸盐木质素是制备低成本碳纤维的最佳木质素原料,同时指出了木质素制备碳纤维的未来研究方向,旨在为木质素制备碳纤维的研究者提供参考。     

三维碳化硅纳米线增强碳化硅陶瓷基复合材料的电磁屏蔽性能

碳化硅纳米线具有优异的电磁吸收性能, 三维网络结构可以更好地使电磁波在空间内被多次反射和吸收。通过抽滤的方法制备得到体积分数20%交错排列的碳化硅纳米线网络预制体。然后采用化学气相渗透工艺制备热解炭界面和碳化硅基体, 并通过化学气相渗透和前驱体浸渍热解工艺得到致密的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料。甲烷和三氯甲基硅烷分别是热解炭和碳化硅的前驱体, 随着热解碳质量分数从21.3%增加到29.5%, 多孔SiCNWs预制体电磁屏蔽效率均值在8~12 GHz (X)波段从9.2 dB增加到64.1 dB。质量增重13%的热解碳界面修饰的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在X波段平均电磁屏蔽效率达到37.8 dB电磁屏蔽性能。结果显示, SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在新一代军事电磁屏蔽材料中具有潜在应用前景。     

大蒜皮基多孔炭材料的水热法制备及其CO_2吸附性能（英文）

以大蒜皮为碳源,先采用水热法制备炭前驱体,再经KOH活化法制备了高比表面积和高孔体积的多孔炭材料。采用氮气吸附仪、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)仪对所制多孔炭的孔结构和形貌特性进行表征。结果表明,活化温度对多孔炭材料的比表面积和孔体积影响较大,当活化温度为800℃和KOH/炭前驱体浓度比为2时,得到的多孔炭材料(AC-28)比表面积和孔体积分别高达1 262 m~2/g和0.70 cm~3/g;当活化温度为600℃和KOH/炭前驱体浓度比为2时,多孔炭材料(AC-26)比表面积和孔体积分别为947 m~2/g和0.51 cm~3/g。虽然AC-26样品的比表面积和孔体积均较低,但其微孔率高达98%,使得此材料CO_2吸附性能优异,在25℃和1 bar时的CO_2吸附量高达4.22 mmol/g。常压下影响多孔炭材料中CO_2吸附量的主要因素是微孔率,并不是由比表面积和孔体积决定。当具有合适的孔径结构和比表面积时,生物质基多孔炭材料中微孔率的增加会有效增加CO_2吸附量。