炭前驱体对活性炭孔结构和电化学性能的影响

分别以毛竹和石油焦为炭前驱体,采用KOH活化法制备超级电容器用高比表面积活性炭材料,考察了碱/炭比对不同炭前驱体所制得的活性炭的孔结构、吸附性能和电容性能的影响。结果表明,在相同的碱/炭比下,竹基活性炭孔径2nm的微孔较发达,而石油焦基活性炭孔径在2～50nm的中孔率较高。在适宜的工艺条件下,以毛竹为炭前驱体可制得比表面积为2610.7m2/g,比电容为206F/g的活性炭材料;以石油焦为炭前驱体可制得比表面积为2597.9m2/g,比电容为213F/g的活性炭材料。     

煤基炭泡沫孔结构调控

以肥煤镜质组富集物为前驱体, 采用高压渗氮法制备煤基炭泡沫, 研究了发泡温度、发泡压力和发泡时间对炭泡沫孔结构的影响。利用SEM观察炭泡沫的孔胞形貌, 同时利用Nano Measurer分析软件统计SEM照片孔胞直径分布和孔喉直径分布以及平均孔径。结果表明: 微孔塑料成核理论可以定性解释炭泡沫的孔结构变化趋势。发泡温度的升高导致成核密度增加, 同时导致气体在胶质体的溶解度降低, 不利于孔胞长大。发泡压力的增大导致炭泡沫的孔胞密度增加, 临界成核半径降低, 同时加剧了热聚合反应, 导致胶质体的粘度增大, 不利于孔胞长大。发泡时间的延长会使热聚合更加充分, 影响胶质体粘度, 进而影响孔结构。     

加热条件对炭泡沫材料孔结构和性能的影响

以AR沥青为原料,利用高压釜在不同恒温条件下制备了炭泡沫,并测定了其孔结构、体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶参数.结果表明:相对于短恒温时间,长恒温时间制得的炭泡沫孔径大(412nm)、显气孔率高(83.82%)、体积密度小(0.34g/cm~3)、压缩强度高(4.92MPa),多孔连通结构更丰富.经过石墨化处理后,石墨泡沫呈现出较高的常温热导率(71.34W/(m·K))和较小的层片间距d_(002)(0.33556nm).石墨泡沫的常温比导热率能达到210(W·(m·K)~(-1)) /(g·cm~(-3)),是铜的5倍,铝的4倍.     

酚醛树脂基泡沫炭的发泡行为及其孔结构控制

结合热塑性酚醛树脂的热失重和粘-温特性,研究了升温速率对其发泡行为及泡沫炭力学性能的影响。结果表明,热塑性酚醛树脂的发泡温区在200~300℃,并遵循热点成核发泡机制;300~600℃温区中产生的裂解气主要影响气泡的膨胀速度,进而影响泡沫炭的孔径及孔结构的均一性;以0.5℃/min升至240℃,再以3℃/min升至600℃,所制泡沫炭孔结构较为均一,其平均孔径、密度及压缩强度分别为300μm、0.51 g/cm~3和12.5 MPa。     

APP对PUI泡沫泡孔结构及燃烧后炭层结构的影响

以聚磷酸铵(Ammonium Phosphate,APP)为阻燃剂,采用PI(poly-imide)预聚法制备了APP阻燃聚氨酯-酰亚胺泡沫塑料。利用偏光显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TGA)观察分析了APP对泡沫泡孔结构、热稳定性和炭层形貌的影响。重点探讨了泡孔结构的变化对燃烧后的炭层形貌的影响,并模拟了炭层的形成过程。结果表明,随着APP添加量的增加,泡孔直径由540.39μm下降到277.83μm,泡沫密度增加;APP的加入使泡沫的残炭率增加了30%;泡孔的棱边和顶点分别炭化膨胀为炭层上的棒状炭层和球状炭层,而泡孔薄膜破裂成孔洞;并且随着APP添加量的增加,棒状炭层和球状炭层尺寸增加,孔洞变小。     

制备条件对炭泡沫结构的影响

利用沥青在热解过程中产生挥发性气体自发泡和高压渗氮的原理，以石油中间相沥青为原料，采用高压反应釜制备炭泡沫材料。用SEM和偏光显微镜观察了材料的孔结构，分析了制备条件对炭泡沫结构的影响。结果表明，温度和压力是影响炭泡沫材料结构的重要因素，在实验条件范围内，较高的反应温度和压力有利于制备出较高性能的炭泡沫，其气孔率较高，韧带炭层排布规则。     

作为炭材料前驱体的离子液聚合物的简易合成(英文)

采用一步法合成新型离子液聚合物,并以聚合物作为炭材料的前驱体。这种新型离子液聚合物的特征包括:聚合无需添加引发剂,聚合引入的阴离子能够控制材料的微孔大小。以含Cl-的离子液聚合物为前驱体合成的炭材料具有较小的比表面积(47m2/g),而以含较大(三氟甲基磺酰基)亚胺基阴离子的离子液聚合物为前驱体合成的炭材料具有较大的比表面积(595m2/g)。含二氰胺阴离子的离子液聚合物为前驱体合成的炭材料的比表面积为30m2/g。     

中间相沥青基炭泡沫体的制备、结构及性能

以合成中间相萘沥青为原料，采用加压发泡法制备孔径均匀的初生炭泡沫体，经700℃～1000℃和2300℃～2800℃热处理制备出炭化和石墨化炭泡沫体；以700℃炭化处理所得的炭泡沫体作为芯材制成夹芯复合材料。研究了原料性能、发泡以及热处理工艺参数对炭泡沫微观结构和力学性能的影响，考察了炭泡沫体夹芯复合材料的微波吸收性能。结果表明：发泡过程中保持均匀的温度场是制备孔径均匀的炭泡沫体的关键因素，压力是影响孔结构的主要因素。炭泡沫体的微晶结构、力学性能以及微波吸收性能沿xy和XZ面方向（分别表示垂直和平行于重力方向）具有各向异性。     

坯体结构对炭/炭复合材料增密速率的影响

通过改变无纬布炭纤维类型、单元厚度，制备了不同的坯体，进行CVD增密，以研究坯体结构对增密速度的影响。结果表明：无纬布纤维为进口炭纤维B，C的针刺毡坯体CVD增密速率较快，产品最终密度较高；减小单元厚度(即增加每厘米所铺无纬布和网胎的数量)。相当于增加整个坯体的针刺密度，有利于提高CVD增密速度；压差式CVD增密的产品存在径向密度梯度。有必要进一步改进坯体结构，以弥补增密工艺的不足。     

Effect of doping levels on the pore structure of carbon nanotube/silica xerogel composites

This letter reports the effect of CNT doping levels on the pore structure of carbon nanotube (CNT)/silica xerogel composites, which would greatly influence the composite's physical behaviors and their applications in the field of optics. The composites were prepared by sol-gel technique and carried out pore structure analysis. The results show that there are mainly two grades of pores, centering at 8 and 15 nm respectively, that existed in the structure. The relative ratio of the two-grade pores, also BET surface area and pore volume of the composites, change with the different CNT doping levels. The reason may be that the addition of CNTs can act as inhomogeneous crystalline sources, seduce the silica xerogel network to grow around them and therefore change the gel formation process of silica granules.     

浸渍处理对管式炭膜孔结构的影响(英文)

为有效调整和控制管式炭膜(TCM)内表面的孔结构,采用浸渍法对管式炭膜进行处理,并通过调整浸渍液浓度和改变浸渍处理的次数分析浸渍对膜内孔径分布的影响。扫描电子显微镜(SEM)观察得知:浸渍处理能够有效修复管式炭膜表面上的孔缺陷。同时,浸渍前后样品的孔径分布数据揭示出管式炭膜的微孔尺寸随着浸渍液浓度和浸渍次数的增加而变小,且孔分布也随之变窄。说明通过调整浸渍条件可以实现管式炭膜孔径和孔结构的有效控制。     

由中间相沥青制备泡沫炭:Fe(NO3)3的影响

以中间相沥青为前驱体制备高性能泡沫炭，在考察中间相沥青、Fe（NO3）3及其混合物热分解行为的基础上，着重研究了Fe（NO3）3对制备中间相沥青基泡沫炭的影响，揭示了Fe（NO3）3对泡沫炭孔泡结构的影响规律及其作用机制，初步研究了在泡沫炭炭化过程中形成的Fe／C之物相结构及其石墨化行为。结果表明，在不同的炭化温度下，Fe在泡沫炭中的存在形态各异；Fe物种的存在有利于提高泡沫炭的石墨化程度。     

炭黑填充Lyocell纤维的制备及其用于炭纤维原丝的研究初探

为了提高Lyocell基炭纤维的得率及其力学性能，制备了不同含量炭黑填充的Lyocell纤维用做炭纤维原丝。采用X-衍射(WAXD)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、强度仪等分析了试样的结构与性能。WAXD表明炭黑填充的LyoceH纤维仍然具有纤维素Ⅱ晶型的结构，同时还保留了炭黑的特征衍射峰；TGA表明该纤维热稳定性不变，添加质量分数为10％和30％炭黑的LyoceH纤维在1000℃时的碳得率可分别提高4．4％和17．1％：SEM显示该纤维表面光滑且截面为圆形，符合优质炭纤维原丝的要求；炭黑填充的Lyocell基炭纤维的WAXD图谱与一般Lyocell基炭纤维图谱不同。选择质量分数为10％的炭黑添加量制备出的Lyocell基炭纤维其强度和模量分别比未填充炭黑的Lyocell基炭纤维提高22％和42％，大样实验已制备出强度和模量分别为0．8GPa和70GPa的炭纤维。     

Effect of composition and processing parameters on the characteristics of tannin-based rigid foams. Part I: Cell structure

Tannin-based rigid foams and derived glasslike carbon foams are new, lightweight, cellular materials, prepared from 95% natural precursors. They are mainly based on bark extracts that are cross-linked with a little of formaldehyde, in the presence of furfuryl alcohol, blowing agent and acid catalyst. Their carbonaceous counterparts are obtained by pyrolysis in inert atmosphere. Various processing and composition parameters were varied, in order to observe the resultant effects on the pore structure, i.e., cell morphology, apparent density, homogeneity, and surface area. Especially, the amounts of foaming agent, strengthener and additives (nanoclay filler) were changed, and the influences of mould diameter and compression stress during foaming were investigated as well. The foams are found to be slightly orthotropic materials whose pore structure is mainly controlled by the amount of blowing agent, leading to an easily tuneable linear cell density that typically ranges from 50 to 250 pores per inch. All the other parameters have much lower influence.     

酚醛树脂为前驱体制备多孔碳泡沫材料

以液态酚醛树脂为前驱体,正戊烷为发泡剂,吐温80为匀泡剂,在高压釜中通过卸压发泡的方法制备了酚醛树脂泡沫,然后将其经1000℃碳化后得到碳泡沫.研究结果表明,所得的典型碳泡沫样品是一种以无定形碳结构为主的轻质多孔碳材料,密度约为0.15g/cm3.碳泡沫的微结构可以通过调节卸压速率而得到有效控制,当卸压速率为0.05MPa/min时,可以得到孔洞相互贯穿、平均孔径约为300μm且分布较为均匀、接点完好,韧带光滑的多孔碳泡沫.     

以芳基乙炔为前驱体制备高强度炭泡沫(英文)

以硫酸为催化剂,芳基乙炔为前驱体,经聚合、正戊烷发泡、炭化获得了高强度炭泡沫。通过选择合适的制备条件,如:发泡剂的用量,催化剂的浓度及用量,以及匀泡剂吐温80的添加量,可以制得孔结构良好、韧带和接点光滑的炭泡沫。芳基乙炔聚合物泡沫炭化后高的残炭率(86%)和良好的孔结构赋予炭泡沫较高的机械强度;所制炭泡沫的耐压强度达到25.8MPa,强度/密度比为43.0MPa/(g.cm-3).     

孔结构对煤基活性炭电极材料电化学性能的影响(英文)

以太西无烟煤为前驱体,NaOH为活化剂制备电化学电容器电极材料。采用N2吸附法及电化学测试对活性炭的孔结构和电化学性能进行了表征。在1mol/L(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯有机电解液体系中,研究了孔结构对活性炭电极材料的电化学性能的影响。结果表明:以NaOH为活化剂可制备出比表面积943mol/L～2479mol/L、比电容57F/g～167F/g的活性炭电极材料。活性炭电极材料的比电容不仅取决比表面积,而且与活性炭的孔径分布有关。孔径为2nm～3nm的中孔的存在可以有效降低电解液的扩散阻力,提高电极材料比表面积的利用率,从而使电容器的电化学性能得到增强。