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兰炭基硬炭的微观结构调控及储钠性能 被引量：3
1
作者 何艳宾 张兆华 +6 位作者 刘宇昊 屈笑笑 郝睿 黄光许 贾建波 邢宝林 张传祥 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期63-74,共12页
目前硬炭大规模生产主要受到制备工艺的限制。以兰炭为原料,经硫酸铵一步水热处理后进行1400℃高温炭化,制备兰炭基硬炭,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法分析了兰炭基硬炭的微观结... 目前硬炭大规模生产主要受到制备工艺的限制。以兰炭为原料,经硫酸铵一步水热处理后进行1400℃高温炭化,制备兰炭基硬炭,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法分析了兰炭基硬炭的微观结构及表面官能团等在硫酸铵水热处理与高温炭化过程中的演变规律,并通过恒流充放电、恒电流间歇滴定以及循环伏安测试等方法研究不同兰炭基硬炭用作钠离子电池负极材料的电化学性能,探索微观结构对负极材料电化学储钠性能的影响机制及兰炭基硬炭的电化学储钠机理。结果表明:通过调节硫酸铵水热处理温度可以精准调控兰炭基硬炭中各碳相的相对含量,从而达到提高其储钠性能的目的;当水热处理温度为260℃时,得到的样品(NLC-260)具有较高含量的伪石墨结构(32.4%)以及适量的无序结构(36.4%),表现出最佳的电化学性能,在20 mA/g的电流密度下可逆容量可达294.0 mAh/g,首次库伦效率高达83.0%,经1000次循环后容量保持率仍可达79.6%。 展开更多
关键词 兰炭 硫酸铵 硬炭 微观结构调控 钠离子电池
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褐煤基硬炭微观结构调控及其储钠特性 被引量：4
2
作者 邢宝林 徐巧妙 +7 位作者 曾会会 冯来宏 张传祥 黄光许 韩学锋 康伟伟 屈笑笑 程松 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2086-2098,共13页
煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华... 煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华亭褐煤制备出褐煤基硬炭,探究褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳与纳米孔及表面官能团等缺陷结构在高温炭化过程中的形成机制与演变规律,揭示炭化温度对煤基硬炭微观结构的影响,并通过恒电流充放电、恒电流间歇滴定及循环伏安测试等研究不同褐煤基硬炭用作钠离子电池负极材料的电化学性能,探索微观结构对负极材料电化学储钠性能的影响机制及褐煤基硬炭的电化学储钠机理。研究表明,通过调节炭化温度可实现对褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳、纳米孔、含氧/含氮官能团等缺陷结构的调控。当炭化温度为1400℃时,所制褐煤基硬炭LHC-1400富含合理层间距(0.371 nm)的类石墨微晶,兼有适宜含量的无定形碳和纳米孔等缺陷结构,其比表面积为4.92 m^(2)/g,且含有C—O、C=O、O—C=O及吡啶氮、吡咯氮、石墨氮等含氧/含氮官能团。该硬炭用作钠离子电池负极材料的可逆容量达275 mAh/g,且在0.2 A/g电流密度下可逆容量为111 mAh/g,经200次循环后容量保持率仍可达96%,展现出良好的倍率性能和循环稳定性。褐煤基硬炭优异的储钠性能与其不同微观结构所发挥的功能与作用密切相关。硬炭中合理层间距的类石墨微晶可为Na^(+)的快速嵌入/脱出提供传输通道,以插层储钠来提供容量;硬炭中的无定形碳、开放的纳米孔和含氧/含氮等缺陷结构可为Na^(+)存储提供足够的活性位点,以吸附储钠来贡献容量;而硬炭中少量封闭孔则可为Na^(+)的存储提供足够的空间,以填充储钠来提供容量。褐煤基硬炭中“吸附-插层-填充”3种储钠方式相互协同,最终实现其高效的电化学储能。 展开更多
关键词 褐煤基硬炭 储钠性能 微观结构调控 钠离子电池 负极材料
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煤系腐植酸基石墨化碳微观结构调控及其储锂性能
3
作者 高博 谢永鑫 +5 位作者 贾飞 杨伟桥 孟卫波 刘勇志 唐利刚 邢宝林 《洁净煤技术》 2025年第10期169-177,共9页
以煤系腐植酸为原料,采用预炭化–高温(2200~2800℃)石墨化工艺制备煤系腐植酸基石墨化碳,重点研究石墨化温度对腐植酸基石墨化碳微观结构的影响,并探究其用作锂离子电池负极材料的电化学储能特性。结果表明:煤系腐植酸通过预先炭化–... 以煤系腐植酸为原料,采用预炭化–高温(2200~2800℃)石墨化工艺制备煤系腐植酸基石墨化碳,重点研究石墨化温度对腐植酸基石墨化碳微观结构的影响,并探究其用作锂离子电池负极材料的电化学储能特性。结果表明:煤系腐植酸通过预先炭化–高温石墨化工艺可成功制备出含有石墨微晶和无定形炭共存的石墨化碳。煤系腐植酸基石墨化碳的石墨化度、微晶片层、纳米孔道和结构缺陷等微观结构特征与石墨化温度密切相关。当温度达到2800℃时,煤系腐植酸基石墨化碳HAGC-2800的石墨化度达到78.57%,具有长程有序的石墨微晶片层结构和丰富的纳米孔道、结构缺陷等无定形炭,且两者有机结合,相互镶嵌,其石墨微晶层间距为0.3371 nm,石墨微晶横向尺寸为25.6 nm,比表面积为5.63 m^(2)/g。该煤系腐植酸基石墨化碳用作锂离子电池负极材料时展现良好的储锂性能,当电流密度为50 mA/g时,可逆容量达到352 mAh/g,即使在大电流密度(2000 mA/g)下,其可逆容量仍可达175 mAh/g,经400次循环后,其容量保持率高达116%,兼具优异的倍率性能和循环稳定性,是一种较为理想的锂离子电池负极材料。煤系腐植酸基石墨化碳优异的储锂特性,主要源于其微观结构中包含大量的石墨微晶片层、丰富的纳米孔道及结构缺陷等无定形炭密切相关。 展开更多
关键词 煤系腐植酸 石墨化碳 微观结构调控 锂离子电池 负极材料
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电离辐射调控二维材料物性的机理与应用(特邀)
4
作者 高腾腾 钱文启 +4 位作者 刘海毅 王雪盈 刘芳汛 林思涵 齐鹏飞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期22-40,共19页
在后摩尔时代,二维材料因其在高性能光电集成器件中的潜力而成为研究的焦点。尽管这些材料展现出优异的物理性能,但其在极端环境下的稳定性和可靠性,尤其是电离辐射对其性能的影响,仍是一个未被充分解决的问题。深入探讨了电离辐射对二... 在后摩尔时代,二维材料因其在高性能光电集成器件中的潜力而成为研究的焦点。尽管这些材料展现出优异的物理性能,但其在极端环境下的稳定性和可靠性,尤其是电离辐射对其性能的影响,仍是一个未被充分解决的问题。深入探讨了电离辐射对二维材料微观结构和物性的影响,揭示了辐射引起的缺陷和掺杂如何改变材料的电学、光学和机械特性。强调了辐射类型和能量在决定二维材料器件性能中的重要性,指出适当的辐射参数可以提升材料性能,而过量辐射则可能导致性能下降。通过精确控制辐射参数,可以实现对二维材料性能的有效调控。还详细讨论了辐射处理后的二维材料在光刻和光传感等技术领域的应用,并对未来在空间探索、能源和国防等领域的应用前景和挑战进行了展望。 展开更多
关键词 二维材料 电离辐射 微观结构调控 光学性能调控
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氮化硅陶瓷在航空航天领域的研究进展及应用
5
作者 滕家琛 李乔磊 +5 位作者 梁静静 岳新艳 张朝威 刘砚飞 谭海兵 李金国 《航空制造技术》 北大核心 2025年第12期106-120,共15页
氮化硅陶瓷凭借其耐高温、耐磨损、高强度和优异的抗热冲击性能,已成为涡轮叶片、热防护系统和航空航天结构件的理想材料。然而,随着航空航天结构件向更高服役温度和轻量化方向的发展,氮化硅陶瓷在成型和性能方面的不足逐渐显现。此外,... 氮化硅陶瓷凭借其耐高温、耐磨损、高强度和优异的抗热冲击性能,已成为涡轮叶片、热防护系统和航空航天结构件的理想材料。然而,随着航空航天结构件向更高服役温度和轻量化方向的发展,氮化硅陶瓷在成型和性能方面的不足逐渐显现。此外,现有的性能检测多集中于常温、常压、瞬时状态等工况,难以反映氮化硅陶瓷在航空航天领域的真实服役性能,亟须改进。为解决这些问题,本文详细阐述了近年来氮化硅陶瓷在成型、性能检测、微观结构调控和力学性能等方面的研究进展,探讨该材料在航空航天领域的应用现状,并提出相关建议以推动氮化硅陶瓷在航空航天领域的创新与发展。 展开更多
关键词 氮化硅 成型工艺 力学性能 微观结构调控 强韧化
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微细材料细晶处理方法及其研究发展 被引量：1
6
作者 王广春 朱杰 刘闪 《精密成形工程》 2017年第5期19-24,共6页
近些年微成形技术的研究热度不断增高,金属薄板、箔材及丝材等可直接用于微型件制造的微细材料缺少专门性研究,微细材料的微观结构与性能直接影响微型件的成形质量。综合评述了大塑性变形细晶方法、电流辅助工艺和微观结构调控等方面的... 近些年微成形技术的研究热度不断增高,金属薄板、箔材及丝材等可直接用于微型件制造的微细材料缺少专门性研究,微细材料的微观结构与性能直接影响微型件的成形质量。综合评述了大塑性变形细晶方法、电流辅助工艺和微观结构调控等方面的相关研究,着重介绍了适合于微细材料的反复折弯压直和限制模压变形2种反复折弯形变细晶的方法。分析了微细材料细晶处理存在的问题,提出了适合用于微细材料的细晶及增塑处理的研究方法,展望了微细材料电流辅助形变工艺和微观结构调控的研究方向。开展了微成形用微细材料预处理方法与相关技术研究,对促进微成形技术的发展具有重要的理论意义和应用价值。 展开更多
关键词 微细材料 晶粒细化 微观结构调控 大塑性变形 电流辅助形变
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氮化硼作为催化剂载体的功能化改性及其应用进展 被引量：4
7
作者 卢琼 王争争 +4 位作者 尚云云 安静 段彦栋 王德松 唐成春 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第1期59-69,共11页
六方氮化硼(h-BN)具有良好的高温稳定性和抗酸碱腐蚀性,与多种半导体、金属等纳米材料复合可形成性能优良的新材料。但受禁带较宽和化学惰性所限,影响了h-BN在催化材料领域的广泛应用。对h-BN进行功能化,是开发h-BN材料新特性和扩大其... 六方氮化硼(h-BN)具有良好的高温稳定性和抗酸碱腐蚀性,与多种半导体、金属等纳米材料复合可形成性能优良的新材料。但受禁带较宽和化学惰性所限,影响了h-BN在催化材料领域的广泛应用。对h-BN进行功能化,是开发h-BN材料新特性和扩大其应用领域的重要途径。概述了h-BN在物理层面和化学层面的功能化制备方法,重点分析了对h-BN表面及边缘进行羟基化、氨基化,以及通过与金属复合、构建异质结、掺杂非金属元素等改性手段,制得的不同形貌h-BN功能纳米材料的新性能,介绍了h-BN功能化纳米材料在提高催化及光催化性能方面取得的进展,包括纳米贵金属/h-BN复合材料催化氧化还原反应、h-BN/半导体复合构建异质结光催化降解有机污染物及光解水产氢、杂原子掺杂h-BN催化氧化还原反应等,展望了功能化h-BN纳米材料的应用前景,提出可在以下几方面对h-BN的功能化技术进行深入研究:1)结合多孔h-BN的结构特性,制备经济有效的金属/h-BN复合催化剂;2)利用h-BN边缘的—OH和—NH;活泼基团,诱导杂原子替代h-BN中的B元素或N元素,制备高效h-BN基催化剂;3)结合先进的分析技术,设计开发具有精确性能导向的功能化h-BN纳米材料。 展开更多
关键词 聚合物基复合材料 氮化硼 功能化 微观结构调控 催化性能 掺杂改性 应用进展
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高熵非氧化物陶瓷材料的研究与进展
8
作者 王天赐 赵方楠 +2 位作者 范彬彬 赵林 谢志鹏 《陶瓷学报》 2025年第5期873-885,共13页
高熵非氧化物陶瓷材料因其独特的高熵效应和优异的物理化学性能,如高硬度、高熔点、良好的抗氧化性和耐磨性等,展现出广阔的应用前景。本文重点分析总结了高熵非氧化物陶瓷的设计理论、制备方法、微观结构调控及性能优化;详细讨论了国... 高熵非氧化物陶瓷材料因其独特的高熵效应和优异的物理化学性能,如高硬度、高熔点、良好的抗氧化性和耐磨性等,展现出广阔的应用前景。本文重点分析总结了高熵非氧化物陶瓷的设计理论、制备方法、微观结构调控及性能优化;详细讨论了国内外学者高度关注的高熵硼化物、碳化物、双阴离子高熵陶瓷材料以及复相或复合高熵陶瓷的烧结技术与结构性能。最后,文章指出了当前高熵非氧化物陶瓷材料研究中面临的挑战,并对未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 高熵陶瓷 烧结技术 微观结构调控 高温性能
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