炭材料科学的研究现状和发展趋势——Carbon 2006参会感

每年一度的国际炭会议（Carbon 2006）于2006年7月16至21日在英国苏格兰北部的海滨城市阿伯丁（Aberdeen）召开。本届会议由英国炭学会承办。来自世界各地约500位学者参加了这次会议。其中来自英国、西班牙、日本、美国、法国、德国的与会代表人数较多。此次来自中国大陆的参会代表也超过30人，基本上国内从事炭材料科学研究的高校和科研机构均有代表参会。这说明国内的科研工作者已经意识到国际交流在科学研究中的重要性，正积极加强与外界的学术交流与互动。另外还有十余位在海外留学和工作的中国学者参加了本届炭会议。中国人正逐步走上炭材料科学研究的国际舞台，在这一领域发挥着越来越重要的作用。     

活性炭纤维

活性炭纤维是以有机纤维为前驱体通过不同途径而制得,在吸附方面具有独特的性能特征,其吸附特性与孔结构、孔分布、微孔表面积以及表面化学等有极大的相关性。本文就活性炭纤维的原料、制法、孔结构控制、表面化学特性、应用前景等方面作了较为系统的介绍。     

KOH二次活化制备富含中孔的PAN—ACF

以水蒸汽活化的聚丙腈基活性炭纤维（PAN－ACF）为原料,研究了KOH二次活化对PAN－ACF纳米孔隙结构发展过程的影响。以氮吸附等温线为基础,根据微孔填充理论,采用αs-plot和DFT等方法研究了二次活化PAN－ACF的纳米微结构。结果表明：在实验考察范围内,经过二次活化后PAN－ACF的比表面积和孔容积增加,尤其中孔容积增加显著,约占总孔容积的50％,活化过程中不出现大孔。     

多孔炭基二氧化碳电催化材料研究进展

二氧化碳(CO₂)电催化转化引起广泛关注,其中非贵金属多孔炭基催化剂是研究热点。重点介绍了近年来多孔炭基CO₂电催化材料的孔结构、表面化学、形貌调控策略,归纳了增强多孔炭基CO₂电催化还原效率的方法,探讨了多孔炭基催化材料的活性中心类型与分布,分析了提高催化活性位密度的手段。在总结近年来取得研究进展的基础上,展望了多孔炭基催化剂在电催化CO₂转化方面的发展趋势和面临的挑战。     

一步浸渍合成具有多重孔隙的铸型炭体

以多孔块状硅体为模板,通过一步浸渍、炭化、酸处理工艺,制备出结构可控、孔隙联通且具有多重孔隙的铸型炭体。分别采用氮吸附技术、高分辨透射电镜和扫描电镜对模板硅、硅碳复合物及相应炭体进行了结构表征。从微米尺度分析,该炭体是由高度联接的枝状结构单元为骨架构筑而成。与模板硅相比较,此炭体是硅体的正复本。从纳米尺度分析,这种炭体枝状骨架是由分布均匀且相互连接的中孔构成,此中孔及其孔壁对应于模板硅的孔壁及中孔,是多孔硅的负复本。此外构成中孔的炭骨架本体又含有大量炭化过程产生的微孔。因此该法合成的铸型炭具有孔隙高度发达和结构层层嵌套的特点。     

碱式碳酸镁催化酚醛聚合制备多孔炭及其CO2吸附性能

利用碱式碳酸镁的催化功能及易分解特性,实现间苯二酚、甲醛的快速凝胶,炭化得到孔隙发达的整体式多孔炭(MCM-Mg),其轴向抗压强度达9.4 MPa。与普通碳酸盐催化的样品相比,MCM-Mg孔隙更为发达。273 K下该系列样品的静态CO₂吸附量可达3.49~4.50 mmol·g^-1 (0.1 MPa),0.015 MPa最高可达1.87 mmol·g^-1。研究发现,微孔对材料吸附性能起主导作用;MCM-Mg的单位微孔比表面积可吸附7.15 μmol CO₂,超过了大部分活化法制备的炭材料。多组分动态穿透实验表明,该系列材料可实现CO₂/N₂的完全分离;材料具有良好的耐水汽性能和循环吸附-脱附性能,室温下经惰性气体吹扫即可实现再生。     

PAN基ACFs对甲醇吸附性能的研究

研究了PAN基炭纤维预氧毡、炭毡、空气氧化毡、KOH活化毡对甲醇的吸附性能。吸附实验是在室温下采用鼓泡法进行的,以高纯氮气为载气使甲醇饱和蒸气通过吸附床层（装填量为1g),按一定的时间间隔取点,采用气相色谱检测出口气的浓度。实验发现活化程度高的ACF对甲醇蒸气表现出较高的吸附能力,防护时间较长,可超过6min。     

磁性氧化铁纳米颗粒的研究进展

磁性纳米颗粒是一种多功能性材料,在医学、催化和磁记录材料等领域有着广泛的应用。本文综述了磁性氧化铁纳米颗粒的制备方法,包括共沉淀法、热分解法、微乳液法、水热合成法;改性途径,包括表面活性剂改性、有机聚合物包覆,和硅、碳、金等无机材料包覆的研究现状和最新研究成果,并对其以后的发展方向进行了展望。     

碳化钼材料的合成及其应用于甲烷干重整反应的研究进展

甲烷干重整(DRM,CH4+CO2=2CO+2H2)是以性质稳定的CH4和CO2为原料制备合成气,可同时实现两种主要温室气体的转化利用,是甲烷间接转化制备高附加值化学品的重要途径,具有重要的科学、环保意义和工业应用价值,而设计合成高效、高稳定、抗积炭的催化剂是实现甲烷干重整工业化应用的技术关键.贵金属催化剂活性和稳定性...     

多孔炭材料设计合成及电化学储能应用

多孔炭材料具有导电性好、结构稳定、资源丰富、价格低廉的天然优势,既可直接作为电极材料,构建炭基电化学储能器件,又可与非炭电活性材料复合,起到传输电子、缓冲体积膨胀及调节界面反应的作用,在电化学储能器件中一直发挥着不可或缺的作用。结合本文作者课题组的研究工作,本文总结了多孔炭制备及孔结构和形貌的调控方法,分析了各方法的优缺点;并以超级电容器、锂离子/钠离子电池和锂硫电池为代表,阐述了多孔炭材料在电化学储能领域的作用及应用研究现状,讨论了电化学储能器件对多孔炭材料的结构与性能要求,指出了多孔炭在电化学储能应用中存在的局限性,并对多孔炭在这些储能领域的研究和发展趋势做出展望。