沥青基多孔炭材料的制备及在超级电容器中的应用进展

沥青是由富含稠环芳烃的系列碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物，具有较高的碳含量。开发沥青作为炭材料前体，用于制备超级电容器炭电极材料，既拓展了沥青的应用市场及提升其附加值，更是响应国家对于新型能源利用的需求。本文首先对超级电容器的储能机理进行了阐述，探讨了影响超级电容器用炭材料电化学性能的结构因素及规律，概述了沥青的组成、结构模型、来源及其应用。然后综述了沥青基多孔炭用作超级电容器电极材料的研究进展，并对活化法、模板法及熔盐法等方法制备沥青基多孔炭的特点与进展进行了分析，着重对沥青基多孔炭材料的改性研究进行了总结。最后指出了沥青基多孔炭材料作为超级电容器电极材料的发展优势及不足，建议对沥青原料进行预处理联合炭化后脱除金属杂原子，以获得稳定长循环寿命的电容炭；加强对沥青中四组分炭化成炭规律的研究，以提高沥青基超容炭材料的成炭率；KOH活化法与其他活化方法相结合，以期在获得高性能活性炭基础上减少对设备的损耗与环境的影响。     

模板法制备丰富中孔炭材料的研究进展

综述了中孔炭材料的制备方法，详细介绍了近年来新兴的模板法制备中孔炭材料在国际上的研究进展，并评述了中孔炭材料制备方法的优缺点。模板法制备中孔炭材料，不但能使所得的炭材料孔径均一，且能使其纳米孔道结构排列均匀有序，将具有极大的应用价值。     

煤基多孔炭材料的制备及其处理焦化废水的研究

以无烟煤为原料制备煤基多孔炭材料。考察了炭化温度及CO2流量对炭材料性能的影响,比较了粉末状和柱状炭材料对焦化废水中COD的去除效果。实验结果表明:当炭化温度为600℃,CO2流量为0.4L/min时,多孔炭材料的比表面积最大,为838.51m2/g。粉末状多孔炭材料处理焦化废水的效果更好,COD的去除率可达到72%。     

溶胶-凝胶法制备中孔炭材料的研究进展

中孔炭材料在催化剂载体、分离材料、吸附剂和电极材料等方面具有潜在的应用前景。溶胶-凝胶法通过控制炭前驱体聚合物和模板物质分子网络结构同时生成，可以在一定程度上控制炭材料的最终结构，是制备中孔炭材料的新颖有效方法之一。本文综合有关文献，对溶胶-凝胶法制备中孔炭材料做了简要的综述。     

煤沥青的最新研究进展

综述了最近几十年国内外对煤沥青的主要分析方法和以它为原料在制备沥青基中间相、中间相炭微球、针状焦、活性炭、泡沫炭和高性能炭/炭复合材料基体方面的研究和进展,展望了其在材料领域潜在的应用前景和未来发展的趋势.     

改质煤沥青制备活性炭的研究

以改质煤沥青为原料,采用KOH活化法制备活性炭。探讨了碱炭比、炭化时间、活化温度、活化时间等对活性炭吸附性能的影响。结果表明,制备改质煤沥青基活性炭的最佳条件为:碱炭比为4,炭化时间为45 min,活化温度840℃,活化时间140 min,在此条件下,制得改质煤沥青基活性炭的碘吸附值为1 152.8 mg/g。     

胶晶模板法制备有序大孔炭材料研究进展

三维有序大孔炭材料（3DOCM）在光子晶体、催化剂载体、生物传感器和电极材料等方面具有潜在的应用前景，SiO2胶晶模板法是制备有序大孔炭材料的有效方法。制备步骤主要包括SiO2模板的组装、炭前驱填充及模板去除。本文综合所查文献，对有序大孔炭材料的制备及应用做了简要介绍。     

中间相沥青制备方法及应用

由于中间相沥青原料丰富、价格低廉、性能优异以及具有较高端炭产率等优点,因此中间相沥青被广泛应用于制造多种重要的高级炭材料,如超高模量碳纤维、超高比表面积活性炭、超高功率电极用针状焦、中间相沥青基泡沫炭等,而这些高级炭材料已被广泛应用于日常生活、工业和国防等众多领域且都已发挥着巨大作用。因此开展对中间相沥青的制备方法和应用研究具有重要的理论和实际意义。     

炭素专利

ＣＮ１１５９４２１Ａ申请人丸善石油化学株式会社授权日１９９７－９－１７发明人槌谷正俊中岛亮一铃木清贵重松等西谷胜利发明名称含有小孔的多孔炭材料及其制备方法这里公开了具有高比表面积和富含小孔的沥青基多孔性炭材料，它的制备方法和中间原料：稳定化的沥青基材...     

炭纤维基复合吸附材料的制备及其气体分离性能研究

活性炭纤维基复合炭分子筛材料作为一种新型的吸附材料,具有丰富而发达的微孔结构、大的比表面积和优异的导电性能,这些性质使其具有独特的气体分离性能。本文以沥青基活性炭纤维和酚醛树脂为原料制备复合炭分子筛材料,用扫描电镜和氮吸附等温线法研究其外观型态和孔隙结构,在变电吸附工艺条件下以CO2为探针考察了此类复合吸附材料的分离性能。     

煤沥青基功能碳材料的研究现状及前景

我国煤沥青资源丰富,但深加工技术落后,产品附加值低,实现煤沥青高附加值利用是亟待解决的重大课题。本文介绍了以煤沥青为原料合成高性能功能碳材料的主要技术,重点阐述了以煤沥青为原料制备中间相沥青、多孔碳材料、碳纤维、二维纳米碳材料及碳基复合材料的研究进展。分析表明,高芳香性和高缩合度分子结构所引起的强π-π相互作用是阻碍煤沥青基高性能功能碳材料设计合成的瓶颈问题。通过催化聚合、氧化、共热解等技术手段可有效改善煤沥青分子结构及其物理、化学性质。结合模板复制、物理/化学活化、界面诱导以及催化石墨化等技术可实现多种功能性碳材料结构设计与表面化学性质调控。发展煤沥青分子结构调控新技术作为改善煤沥青基碳材料性能的重要策略,需要系统深入研究。     

煤沥青基碳纤维的制备及发展前景

通过对煤沥青的除杂和净化、中间相沥青的介绍,阐述了煤沥青基碳纤维的制备方法和生产工艺。同时对煤沥青基碳纤维市场前景的分析,表明了我国大力发展煤沥青基碳纤维的必要性。结果表明,进一步落实结构材料轻量化、制备高性能的煤沥青基碳纤维符合我国国情的发展需要。     

基于有序多孔材料磷酸盐吸附剂的研究进展

过量的磷流入水体易导致水体富营养化等环境问题,吸附法由于操作方便、经济高效等特点被广泛应用于水体磷酸盐的去除。有序多孔材料具有孔道规则,比表面积大,孔容大等特点,其作为载体可有效提高活性物种的分散性,从而提高吸附剂吸附磷酸盐的效率。综述了基于不同有序多孔材料的吸附剂应用于水体磷酸盐去除的进展,主要包括有序多孔碳材料、有序多孔硅材料和金属有机框架。讨论了基于有序多孔材料吸附剂的磷酸盐吸附性能、主要吸附机理、影响因素及回收利用。总结了基于有序多孔材料吸附剂吸附磷酸盐存在的问题,展望了其未来研究方向及应用前景。     

基于有序多孔材料磷酸盐吸附剂的研究进展

过量的磷流入水体易导致水体富营养化等环境问题。吸附法由于操作方便、经济高效等特点被广泛应用于水体磷酸盐的去除。有序多孔材料具有孔道规则，比表面积大，孔容大等特点，其作为载体可有效提高活性物种的分散性，从而提高吸附剂去除磷酸盐的效率。该文综述了基于不同有序多孔材料合成的吸附剂应用于水体磷酸盐去除的进展，主要包括有序多孔碳材料、有序多孔硅材料和金属有机框架。讨论了基于有序多孔材料吸附剂的磷酸盐吸附性能、主要吸附机制、影响因素及回收利用等。总结了基于有序多孔材料吸附剂吸附磷酸盐存在的问题，展望了其未来研究方向及应用前景。     

Swelling and related mechanical and physical properties of carbon nanofiber filled mesophase pitch for use as a bipolar plate material

Mesophase pitch was investigated as a melt processable precursor to a compression or injection moldable all carbon bipolar plate. After shaping, carbonization to 1000 °C or greater is required to achieve the desired electrical and mechanical properties, but gases evolved during this step lead to swelling. Carbon nanofiber was added to suppress swelling during carbonization and bypass the typical oxidation steps used when processing mesophase pitch. The addition of carbon nanofiber decreased swelling by increasing the viscosity of the melt. Carbonized materials with carbon nanofibers can show strengths (30-50 MPa) and conductivities (20-80 S cm⁻¹) consistent with composite bipolar plate materials. The materials show conductivities below Department of Energy target values at the current carbonization temperatures, which were limited to 1000 °C. The use of glass fibers as a secondary filler led to reduced gas permeability in porous samples.     

中间相沥青的研究及利用

中间相沥青是新型碳材料的前驱体,笔者对中间相沥青的生成机理、组成性质、影响中间相沥青形成的因素及中间相沥青的研究现状和最新应用进展等几方面进行了综述。     

Porous carbon material based on petroleum pitch

The samples of granulated (2–4 mm) porous carbon material with unimodal and bimodal poresize distributions were prepared. The sample with a unimodal porous structure was prepared via the mixing of soot and petroleum pitch followed by carbonization (the first stage). At the second stage, the carbon material obtained was ground to a particle size smaller than 0.2 mm, mixed with petroleum pitch, and also subjected to carbonization. The porous structures of these materials were studied by scanning electron microscopy and mercury porosimetry. It was established that the predominant pore size (20–1000 nm) of the samples with the unimodal structure depends on the used soot grade. At the second stage of the process, a considerable volume of pores in a range of 4–12 μm is formed in the production of bidisperse material. As compared with a sample with the monodisperse structure, porous carbon material with a bimodal distribution of pores was characterized by a lower crushing strength of granules and comparable specific surface areas, total pore volumes, and ash contents.     

掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原反应的研究进展

苯胺是重要的化工原料和合成中间体,通过硝基苯的催化还原反应可以方便地制备苯胺类化合物。多孔碳材料因其高比表面积、发达的孔隙结构和容易回收等特点在催化领域越来越受到重视,然而其应用受到自身活性位点缺乏和化学惰性的限制。杂原子掺杂可以增强碳材料的表面极性,调节电子结构,改善其催化性能,可作为硝基苯催化还原反应的有效催化剂。本文对近年来掺杂多孔碳材料在硝基苯催化还原反应中的研究进展进行了总结。本文概述了氮掺杂型多孔碳材料、共掺杂型多孔碳材料、负载贵金属的掺杂多孔碳材料和负载廉价金属的掺杂多孔碳材料这4种主要的掺杂多孔碳材料的制备方法,并详细介绍了不同掺杂多孔碳材料在催化硝基苯催化还原反应时的催化性能、可能的催化活性位点以及催化机理。最后,指出目前掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原还需要解决反应选择性、催化剂催化活性和生产成本等问题,以生物质为前体,开发共掺杂型和二元双金属负载的掺杂多孔碳材料是未来的重要发展方向之一。     

木质素多孔炭的制备及应用研究进展

木质素是一种具有三维网状分子结构、含有大量芳香基团和高含碳量等特点的天然高分子,其在制备多孔炭领域具有巨大潜力。多孔炭在催化剂和能源储存领域具有极大的应用前景。以来源于制浆造纸和生物炼制行业的副产物工业木质素作为原料制备多孔炭应用于能源储存、吸附、催化剂载体等领域,可实现工业木质素在碳基功能材料领域的高附加值循环再利用。本文详细综述了目前木质素多孔炭的常用制备方法和微结构特性的调控方法,总结归纳了各制备方法的主要特点以及影响木质素多孔炭微结构与性能的关键因素;重点综述了近些年对木质素多孔炭孔道结构调控方面的研究,归纳了孔调控的方法;此外,总结了木质素多孔炭在超级电容器、锂离子电池、吸附剂和催化剂载体领域中的应用研究现状,讨论了催化和储能材料对木质素多孔炭的微结构特性要求。总结并展望了木质素多孔炭在制备与应用中面临的机遇和挑战。     

由沥青制备多孔炭的工艺研究

采用沥青加发泡剂加炭黑制备了孔结构较好的多孔炭材料，分析和讨论了该工艺中沥青、发泡剂及炭黑的作用和影响，对多孔炭材料进行了力学性能测试和微观电镜观察分析，探讨了其可能的应用前景。