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椰壳基硬炭作为钾离子电池负极材料的结构及其电化学性能 被引量:6
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作者 黄滔 彭大春 +3 位作者 陈醉 夏笑虹 陈玉喜 刘洪波 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1125-1134,共10页
生物质硬炭用作钾离子电池负极材料具有可逆容量高等特点,但较高的制备成本及较低的循环稳定性限制了其大规模应用。本文以废弃生物质椰壳为前驱体通过一步热解法制备椰壳基硬炭(CSHC)并作为钾离子电池负极材料。通过X射线衍射仪、N2吸... 生物质硬炭用作钾离子电池负极材料具有可逆容量高等特点,但较高的制备成本及较低的循环稳定性限制了其大规模应用。本文以废弃生物质椰壳为前驱体通过一步热解法制备椰壳基硬炭(CSHC)并作为钾离子电池负极材料。通过X射线衍射仪、N2吸脱附仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和循环伏安法等考察了炭化温度对椰壳基硬炭微观结构及电化学性能的影响。结果表明,在1000°C下炭化所得的椰壳基硬炭具有合适的石墨微晶尺寸、孔隙结构及表面缺陷含量,表现出最佳的电化学性能:在30 mA·g^(−1)的电流密度下具有254 mAh·g^(−1)的可逆比容量及75%的首次库伦效率,在100 mA·g^(−1)的电流密度下循环100周后容量保持率为87.5%,循环400周后容量保持率达到了75%。说明所制备的椰壳基硬炭具有较高的可逆容量以及循环寿命,是一种电化学性能优异的储钾材料。 展开更多
关键词 钾离子电池 椰壳基硬炭 炭化温度 微观结构 电化学性能
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三维高导热炭/炭复合材料的制备、结构及性能 被引量:6
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作者 李保六 郭建光 +3 位作者 徐兵 徐辉涛 董志军 李轩科 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期567-575,共9页
采用连续沥青基炭纤维与商业PAN基炭纤维的混编制备了三维炭/炭复合材料预制体,通过多次化学气相渗透(CVI)、液压浸渍(LPI)工艺对其进行增密处理和一系列的炭化和石墨化处理获得高导热三维炭/炭复合材料。在此典型结构中,沥青基炭纤维沿... 采用连续沥青基炭纤维与商业PAN基炭纤维的混编制备了三维炭/炭复合材料预制体,通过多次化学气相渗透(CVI)、液压浸渍(LPI)工艺对其进行增密处理和一系列的炭化和石墨化处理获得高导热三维炭/炭复合材料。在此典型结构中,沥青基炭纤维沿x,y方向水平正交排布,而商业PAN基炭纤维沿z方向双向贯通排布。研究了炭/炭复合材料的显微结构以及炭纤维和热解炭对炭/炭复合材料热导率和力学性能的相对贡献。CVI热解炭具有高结晶度并且沿纤维轴高度择优取向。通过3CVI和3CVI+4LPI工艺制备的炭/炭复合材料的密度分别达到了1.58和1.84 g/cm^3。所制备的炭/炭复合材料沿x,y方向分别具有115.9 W/m·K(3CVI)和234.7 W/m·K(3CVI+4LPI)的高热导率,沿z方向的热导率分别只有18.6(3CVI)和41.5 W/m·K(3CVI+4LPI)。热扩散和热导率主要依赖于炭/炭复合材料中的连续性沥青基炭纤维。通过PAN基炭纤维的引入和后续增密过程,三维炭/炭复合材料的力学性能相对于一维炭/炭复合材料和二维炭/炭复合材料显著提高。 展开更多
关键词 中间相沥青基炭纤维 三维炭/炭复合材料 致密化 高导热
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聚苯胺炭柱撑石墨烯复合材料的制备及其电化学性能的研究
3
作者 胡茜 刘洪波 +1 位作者 夏笑虹 谷智强 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期145-151,共7页
通过真空抽滤诱导自组装及热解还原处理,制备出具有柱撑结构的聚苯胺炭/石墨烯复合材料(PGR)。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱(XPS)和电化学测试等表征技术考察了聚苯胺单体(AN)与氧化石墨烯(GO)质量比对PGR... 通过真空抽滤诱导自组装及热解还原处理,制备出具有柱撑结构的聚苯胺炭/石墨烯复合材料(PGR)。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱(XPS)和电化学测试等表征技术考察了聚苯胺单体(AN)与氧化石墨烯(GO)质量比对PGR结构和电化学性能的影响。结果表明,聚苯胺炭均匀分布在石墨烯(GR)片层间形成三维导电网络,有效地增大了GR的层间距,且实现了氮掺杂,显著提高了GR的结构稳定性和电化学性能; AN与GO质量比为1:1时制备的样品PGR1在100 mA/g电流密度下的首次脱锂比容量为653 mAh/g,当电流密度增大至1 A/g时,仍具有高达343 mAh/g的脱锂比容量,远高于GR的脱锂比容量(101 mAh/g),表现出优异的倍率性能。 展开更多
关键词 石墨烯 聚苯胺 柱撑结构 锂离子电池 负极材料
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磺化石墨烯提升受电弓炭滑板材料在常规和潮湿条件下的抗磨性 被引量:1
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作者 张思斯 涂川俊 +5 位作者 李响 宋腾辉 鲜勇 刘新龙 孙恒 陈宜兴 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期378-384,共7页
以磺化石墨烯(SG)为添加剂,采用预模压、热挤压和焙烧等工艺,设计制备了一种新型受电弓炭滑板材料(PCS-1)。结果表明,PCS-1的力学强度和载流磨损性能均明显优于未改性的炭滑板材料(PCS-0)。载流磨损测试显示,与PCS-0相比,PCS-1的抗折强... 以磺化石墨烯(SG)为添加剂,采用预模压、热挤压和焙烧等工艺,设计制备了一种新型受电弓炭滑板材料(PCS-1)。结果表明,PCS-1的力学强度和载流磨损性能均明显优于未改性的炭滑板材料(PCS-0)。载流磨损测试显示,与PCS-0相比,PCS-1的抗折强度提高了41.8%,载流磨损率在潮湿和常规环境条件下分别降低了51.0%和50.0%。扫描电镜、偏光显微镜和白光干涉仪等测试揭示了磺化石墨烯的加入显著减少了炭滑板材料的随机裂纹数量,提高了断口表面的致密度,因此抑制了炭滑板材料的电弧侵蚀,从而有效地提高了材料的抗磨性。 展开更多
关键词 磺化石墨烯 潮湿条件 微观结构 载流磨损率
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基于工程化设备通过调控纺丝温度提高中间相沥青炭纤维力学和导热性能
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作者 叶高明 石奎 +7 位作者 吴晃 黄东 叶崇 欧阳婷 朱世鹏 樊桢 刘洪波 刘金水 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期334-344,共11页
基于工程化设备,在恒定挤出量条件下,通过调控纺丝温度制备了中间相沥青炭纤维(MPCFs),探究纺丝温度对MPCFs微观结构、力学和导热性能的影响。结果表明:随着纺丝温度由309升高至320℃,MPCFs的微观结构由石墨片层细小的褶皱劈裂辐射状结... 基于工程化设备,在恒定挤出量条件下,通过调控纺丝温度制备了中间相沥青炭纤维(MPCFs),探究纺丝温度对MPCFs微观结构、力学和导热性能的影响。结果表明:随着纺丝温度由309升高至320℃,MPCFs的微观结构由石墨片层细小的褶皱劈裂辐射状结构逐步向石墨片层粗大的劈裂辐射状结构转变,拉伸强度由2.16增大到3.23 GPa,热导率由704升高到1078 W·m^(−1)·K^(−1)。这主要是因为纺丝温度越高,沥青熔体黏度越小,喷丝口处挤出胀大效应越弱,沥青熔体在喷丝孔流道内形成的微晶取向得以保持,以此制备的炭纤维具有更大的晶体尺寸和更高的微晶取向。 展开更多
关键词 中间相沥青 纺丝温度 炭纤维 高热导率 力学性能
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定长炭纤维增强树脂复合材料的制备及其各向同性力学性能
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作者 向雨欣 申克 +2 位作者 吴昊 何智成 李轩科 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1188-1194,共7页
本文分别将不同配比的30 mm定长炭纤维与乙烯基树脂基体预混合,搅拌均匀后得到片状模塑料(SMCs),再将不同纤维体积分数的SMCs通过真空热压成型工艺制备出不同面内力学各向同性的定长炭纤维增强树脂基复合材料(CFRP)。研究了不同纤维体... 本文分别将不同配比的30 mm定长炭纤维与乙烯基树脂基体预混合,搅拌均匀后得到片状模塑料(SMCs),再将不同纤维体积分数的SMCs通过真空热压成型工艺制备出不同面内力学各向同性的定长炭纤维增强树脂基复合材料(CFRP)。研究了不同纤维体积分数(15%~40%)的CFRP的拉伸和弯曲强度的异同,及纤维体积分数对材料面内力学各向同性特征的影响。由力学性能测试与断面分析结果可知:25%~30%纤维体积分数的CFRP中,纤维在树脂中分散性优异,不同方向上的拉伸强度离散系数仅为2%,各向同性特征最为显著;当CFRP中的炭纤维体积分数增加到一定程度时,其拉伸和弯曲强度均表现出先升后降的趋势,拉伸强度在25%时达到最大值(141.4 MPa),弯曲强度在30%时达到最大值(549.0 MPa)。同比15%纤维体积分数的CFRP,力学性能明显提高。 展开更多
关键词 定长炭纤维 炭纤维增强树脂基复合材料 各向同性 拉伸强度 弯曲强度
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高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构研究 被引量:11
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作者 叶崇 吴晃 +6 位作者 朱世鹏 樊桢 黄东 韩飞 刘金水 杨建校 刘洪波 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期980-986,共7页
本文研究了高导热(500~1127 W·m−1·K−1)中间相沥青基炭纤维的微观结构特征,初步建立了微观结构特征与导热性能之间的影响关系。通过XRD、拉曼光谱、SEM和TEM对纤维的显微结构进行了系统表征,结果表明,辐射状的纤维结构热导率... 本文研究了高导热(500~1127 W·m−1·K−1)中间相沥青基炭纤维的微观结构特征,初步建立了微观结构特征与导热性能之间的影响关系。通过XRD、拉曼光谱、SEM和TEM对纤维的显微结构进行了系统表征,结果表明,辐射状的纤维结构热导率较高,并伴随着劈裂状结构特征。La对热导率的影响比Lc更加显著,纤维截面上的R值可作为评估热导率的重要参照指标。在本研究所涉及的纤维中,石墨微晶尺寸越大,微晶缺陷越少,石墨微晶片层沿纤维轴向取向度越好,则炭纤维的热导率越高。 展开更多
关键词 微观结构特征 中间相沥青 炭纤维 热导率
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沥青前驱体氧形态对其沥青与炭纤维性能的影响(英文) 被引量:9
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作者 石奎 张夏翔 +3 位作者 吴伟 杨建校 刘洪波 李轩科 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期84-94,127,共12页
以乙烯焦油分别在200、250、300℃常压蒸馏所制基本沥青为原料,采用空气吹扫法制备了相应的各向同性可纺沥青(P200AT,P250AT和P300AT),经炭化后制备了相应的炭纤维。通过元素分析、族组分、TG-MS、FT-IR、^(13)C-NMR、XRD和SEM等手段对... 以乙烯焦油分别在200、250、300℃常压蒸馏所制基本沥青为原料,采用空气吹扫法制备了相应的各向同性可纺沥青(P200AT,P250AT和P300AT),经炭化后制备了相应的炭纤维。通过元素分析、族组分、TG-MS、FT-IR、^(13)C-NMR、XRD和SEM等手段对沥青和纤维进行了相应的分析表征,探究了沥青的氧化行为,以及沥青前驱体氧形态对其沥青纺丝性能和炭纤维结构性能的影响规律。结果表明:不同蒸馏温度所制沥青具有不同的物性特征,显示出不同的氧化特性。P250AT的软化点、炭收率、含氧量和甲苯不溶物含量均高于其他两种沥青。FT-IR和^(13)C-NMR表明P250AT沥青前驱体的氧形态主要以C=O形式存在,且含量高于P200AT和P300AT。由于沥青前驱体引入了氧化交联所形成的氧分子结构抑制了沥青纤维在预氧化过程中氧的增量,从而减弱了纤维在低温炭化过程中气体的释放,提升了炭纤维的力学性能。因此,P250AT所制沥青基炭纤维表现出较高的拉伸强度(980 MPa)。 展开更多
关键词 沥青 炭纤维 空气吹扫 氧化行为
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锂离子电池隔膜的功能化改性及表征技术 被引量:8
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作者 莫英 肖逵逵 +4 位作者 吴剑芳 刘辉 胡爱平 高鹏 刘继磊 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第6期90-111,共22页
随着锂离子电池在动力和规模化储能等新能源领域应用的不断拓展,具有特殊功能且满足特定使用需求隔膜的设计准则、制备/改性方法及表征技术亟需系统深入研究。针对锂离子电池高性能和高安全性的要求,研究人员已通过结构设计和表面化学... 随着锂离子电池在动力和规模化储能等新能源领域应用的不断拓展,具有特殊功能且满足特定使用需求隔膜的设计准则、制备/改性方法及表征技术亟需系统深入研究。针对锂离子电池高性能和高安全性的要求,研究人员已通过结构设计和表面化学改性等策略优化了隔膜的本征特性,并通过系列表征技术探讨了隔膜的功能化改性对锂离子电池电化学性能的影响。基于以上背景,本文从离子传输、枝晶形核与生长、及安全性能三个方面详细探讨了隔膜对电池性能影响的关键因素及其改性方法,并系统总结了隔膜结构、物化特性、力学性能、热学性能以及电化学性能的表征技术,以期为功能隔膜的合理设计,从而优化锂离子电池性能提供理论和实践指导。同时,本文对隔膜未来的进一步研究和发展提出了展望。 展开更多
关键词 隔膜 功能化改性 锂离子电池 电化学性能 表征技术
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炭包覆LiFePO_4纳米片的制备及电化学性能研究 被引量:4
10
作者 王琦 彭大春 +2 位作者 马倩 何月德 刘洪波 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1349-1354,共6页
为改善磷酸铁锂正极材料的倍率性能,以乙二醇为溶剂,采用一步溶剂热法制备磷酸铁锂纳米片。再以葡萄糖为碳前驱体,对磷酸铁锂纳米片进行炭包覆。通过X射线衍射,N_2吸脱附曲线、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和循环伏安法等测试方法考... 为改善磷酸铁锂正极材料的倍率性能,以乙二醇为溶剂,采用一步溶剂热法制备磷酸铁锂纳米片。再以葡萄糖为碳前驱体,对磷酸铁锂纳米片进行炭包覆。通过X射线衍射,N_2吸脱附曲线、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和循环伏安法等测试方法考察了炭包覆量对磷酸铁锂纳米片结构与电化学性能的影响。结果表明,制备的磷酸铁锂为具有较短b轴的纳米片状结构,尺寸约为150 nm×100 nm×60 nm。磷酸铁锂纳米片的倍率性能随炭包覆量的增加而增强,当炭包覆量为6.4wt%时具有最佳的倍率性能,在0.2C和10C的电流密度下放电容量分别为157.3和132.6 mAh/g。同时循环稳定性良好,在5C电流密度下循环500次后容量保持率达到了80.2%。 展开更多
关键词 磷酸铁锂 纳米片状结构 溶剂热 倍率性能 循环性能
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高导热聚酰亚胺石墨膜/环氧树脂复合材料的制备与性能表征 被引量:3
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作者 李文龙 李轩科 +3 位作者 申克 徐辉涛 郭建光 吴勇 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期971-979,共9页
将环氧树脂(EP)分别涂敷于聚酰亚胺石墨带(GPTs)和聚酰亚胺石墨膜(GPFs),通过真空热压成型与分别采用堆叠和叠层方法制备得到GPTs/EP复合材料和GPFs/EP复合材料。借助XRD、SEM和PLM等手段对GPF及其环氧树脂基复合材料的晶体结构、形貌... 将环氧树脂(EP)分别涂敷于聚酰亚胺石墨带(GPTs)和聚酰亚胺石墨膜(GPFs),通过真空热压成型与分别采用堆叠和叠层方法制备得到GPTs/EP复合材料和GPFs/EP复合材料。借助XRD、SEM和PLM等手段对GPF及其环氧树脂基复合材料的晶体结构、形貌和光学织构进行表征,并研究GPF的体积分数和尺寸对其复合材料导热性能的影响。结果表明,相比于GPFs/EP复合材料,GPTs/EP复合材料的导热性能在不同方向显示出较大波动,其热导率和热扩散系数总体上随GPF体积分数的增加而增大,GPF体积分数为80%时热导率为453~615 W(m·K)^(−1)。而对应的80%GPFs/EP复合材料热导率稳定可达894 W(m·K)^(−1),并具有高取向的“三明治”结构。但在平行于热压方向上两类复合材料热导率都很低,GPF体积分数为80%时,GPTs/EP复合材料和GPFs/EP复合材料的热导率分别为1.82 W(m·K)^(−1)和1.15 W(m·K)^(−1)。 展开更多
关键词 聚酰亚胺石墨膜 环氧树脂 复合材料 热导率 高取向
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不同氧化程度的沥青纤维预氧化与炭化行为 被引量:4
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作者 彭元硕 杨建校 +3 位作者 石奎 郭建光 朱辉 李轩科 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期722-730,共9页
以各向同性沥青纤维(IPPF)和中间相沥青纤维(MPPF)为对象,系统研究了它们在不同升温速率和不同预氧化温度下的预氧化过程。通过元素分析,FT-IR,TG-MS和SEM等手段对预氧化纤维(SFs)和炭纤维(CFs)进行了详细的分析表征,探究了沥青纤维的... 以各向同性沥青纤维(IPPF)和中间相沥青纤维(MPPF)为对象,系统研究了它们在不同升温速率和不同预氧化温度下的预氧化过程。通过元素分析,FT-IR,TG-MS和SEM等手段对预氧化纤维(SFs)和炭纤维(CFs)进行了详细的分析表征,探究了沥青纤维的氧化程度对CFs的结构和力学性能的影响规律。结果表明,慢的升温速率有利于沥青纤维的氧化交联,所得到的CFs具有更高的炭化收率和拉伸强度。同时,IPPF和MPPF在270℃进行预氧化时,所制备对应的CFs具有最高的结构性能。另外,SFs的FT-IR图所计算的R1700/R1600值与其对应CFs的炭化收率和拉伸强度存在着良好的映射关系,可以作为一个评估沥青纤维的氧化程度的有效因子。除此之外,氧化不充足的纤维(I-SFs)在炭化过程中释放大量的H2和CH4,造成所得到的CFs出现空心结构,显示低的拉伸强度,尤其I-IPCF较为明显;过度氧化的纤维(E-SFs)则释放大量的CO和CO2,导致其对应的CFs呈现裂缝结构,特别是E-MPCF。因此,纤维预氧化和炭化行为的深入解析与优化对于提升沥青基炭纤维的性能具有重大的意义。 展开更多
关键词 各向同性沥青 中间相沥青 沥青纤维 预氧化 炭纤维
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中空氮掺杂沥青基活性炭纤维的结构调控与电化学性能 被引量:5
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作者 乐丹 杨建校 +3 位作者 孙兵 石奎 朱辉 李轩科 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期50-57,共8页
以聚乙烯亚胺(PEI)为氮源与乙烯焦油沥青进行复合制备了可纺沥青,通过熔融纺丝、预氧化、炭化和活化制得了具备中空结构的富氮沥青基活性炭纤维(ACF)。利用N2吸附与脱附等温线、XPS、SEM、Mapping等分析技术对所制得的ACF的表面形貌、... 以聚乙烯亚胺(PEI)为氮源与乙烯焦油沥青进行复合制备了可纺沥青,通过熔融纺丝、预氧化、炭化和活化制得了具备中空结构的富氮沥青基活性炭纤维(ACF)。利用N2吸附与脱附等温线、XPS、SEM、Mapping等分析技术对所制得的ACF的表面形貌、孔隙结构及表面化学性质进行了表征,并测试了其作为超级电容器电极材料的电化学性能。研究结果表明,PEI在纺丝沥青中的掺入可明显提升ACF的比表面积,改善其孔径分布,增加其表面含氮官能团,从而改善材料表面润湿性,同时PEI在炭化过程中的热分解促使了纤维中空结构的形成,所制得ACF具有中空结构,提高了材料的有效比表面积,进而显著提高其比电容。PEI的掺入量为20%时,合成的可纺沥青所制备的ACF的比表面积高达2756 m^2/g,孔径主要分布在0.7~2 nm,其比电容在电流密度为0.5 A/g时可达314 F/g,远高于未进行氮掺杂的ACF的比电容(194 F/g),显示出较好的电化学性能。 展开更多
关键词 沥青 活性炭纤维 氮掺杂 超级电容器 中空结构
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萘系中间相沥青分子结构对其炭纤维性能的影响 被引量:3
14
作者 徐辉涛 郭建光 +1 位作者 李文龙 李轩科 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期369-377,共9页
中间相沥青基炭纤维因具有高模量、低电阻率、高导热等特性,在许多领域有广阔的应用前景。本文分别以采用HF/BF3催化萘一步法制备的中间相沥青(AR-MP)和采用AlCl3催化萘两步法制备的中间相沥青(N-MP)为原料,制备了高性能炭纤维。通过元... 中间相沥青基炭纤维因具有高模量、低电阻率、高导热等特性,在许多领域有广阔的应用前景。本文分别以采用HF/BF3催化萘一步法制备的中间相沥青(AR-MP)和采用AlCl3催化萘两步法制备的中间相沥青(N-MP)为原料,制备了高性能炭纤维。通过元素分析、TG-MS、FT-IR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS、XRD和SEM等手段对上述沥青和纤维进行了分析表征,对比了不同催化聚合工艺制备的中间相沥青的分子结构和性能,并进一步探究了中间相沥青分子结构差异对其炭纤维结构和性能的影响。结果表明:AR-MP分子构型偏向于半刚性的棒状,含有更多的环烷结构和甲基侧链,其预氧化后的纤维显示出更好的碳平面取向,使其石墨化纤维具有更好的热导率(716 W/m·K);而N-MP分子构型偏向于刚性的圆盘状、芳香度高,其纤维在后续热处理过程中产生的缺陷更少,石墨化后具有更大的拉伸强度(3.47 GPa)。 展开更多
关键词 萘沥青 中间相沥青 催化聚合法 分子结构 微晶尺寸
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毛细管破裂法制备中间相炭微球及其电化学性能 被引量:2
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作者 董斯琳 杨建校 +4 位作者 常胜凯 石奎 刘越 邹嘉玲 李君 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期173-189,共17页
基于沥青在熔融纺丝过程中的滴落行为和流变学理论,提出了一种新型高效的中间相炭微球(MCMB)制备方法—毛细管破裂法(DCB法)。本实验以中间相沥青为原料,采用DCB法考察了不同接收相(水或THF)对MCMB制备的影响规律,并系统研究了相应MCMB... 基于沥青在熔融纺丝过程中的滴落行为和流变学理论,提出了一种新型高效的中间相炭微球(MCMB)制备方法—毛细管破裂法(DCB法)。本实验以中间相沥青为原料,采用DCB法考察了不同接收相(水或THF)对MCMB制备的影响规律,并系统研究了相应MCMB微观结构的演变规律。在此基础上,所制MCMB经750℃的KOH活化制备了A-MCMB,以及经2800℃的石墨化制备了G-MCMB,并分别探究了它们作为超级电容器(EDLC)和锂离子电池(LIB)电极材料的电化学性能。结果表明:采用DCB方法所制备的水接收相的MCMB-W和THF接收相的MCMBT均呈现尺寸约1~2μm的球形结构特征。此外,A-MCMB-T具有高比表面积1391 m^(2)g^(-1)、微孔体积0.55 cm^(3)g^(-1)和中孔体积0.24 cm^(3)g^(-1),作为EDLC的电极材料时,其比电容比MP衍生的炭材料提高了30%,且电容保持率也显著提升。同时,G-MCMB-T具有较高的石墨化度0.895和有序的层状结构,作为LIB的负极材料时,在100 mA g^(-1)下进行100次循环后,具有353.5 m Ah g^(-1)的高比容量。因此,本文提出并验证了一种新的MCMB制备方法,有望为储能材料的设计和开发提供了一种思路和途径。 展开更多
关键词 中间相沥青 中间相炭微球 毛细管破裂法 锂离子电池 超级电容器
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离子键型石墨层间化合物及其应用于碱金属离子电池的研究进展
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作者 柳小玄 李铮 +2 位作者 韩飞 刘洪波 刘金水 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期6047-6058,共12页
离子键型石墨层间化合物(GICs)是一种性能优异的层状材料,因其具有高的电子传导率、较好的热稳定性以及较大的层间空间而广泛应用于储能、催化、吸附、超导等领域。离子键型GICs分为供电子型GICs和受电子型GICs,这两类离子键型GICs的典... 离子键型石墨层间化合物(GICs)是一种性能优异的层状材料,因其具有高的电子传导率、较好的热稳定性以及较大的层间空间而广泛应用于储能、催化、吸附、超导等领域。离子键型GICs分为供电子型GICs和受电子型GICs,这两类离子键型GICs的典型代表分别是碱金属-GICs和金属氯化物-GICs。近年来,碱金属/金属氯化物-GICs在二次电池领域不断取得新的应用突破。围绕碱金属(Li,Na,K)-GICs的形成过程和金属氯化物-GICs对碱金属离子(Li^(+),Na^(+),K^(+))的存储机制两个方面进行综述。前者通过比较三种碱金属离子(Li^(+),Na^(+),K^(+))嵌入石墨的插层行为,阐明碱金属客体(Li,Na,K)与石墨宿主之间的相互作用关系。后者通过讨论金属氯化物-GICs应用于碱金属离子(Li^(+),Na^(+),K^(+))电池负极材料领域的优良表现和修饰改性后电化学性能的提高,指出金属氯化物-GICs在储能领域面临的挑战。最后,对离子键型GICs的研究趋势和应用前景进行了展望。 展开更多
关键词 石墨层间化合物 碱金属 金属氯化物 二次电池 储能
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导热吸波双功能粉体改性设计研究
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作者 高玮 熊昌义 +2 位作者 韩飞 孔泥早 颜渊巍 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期19-24,共6页
以氧化铝(Al_(2)O_(3))为导热粉体,铁硅铝(FeSiAl)为吸波粉体,采用十二烷基三乙氧基硅氧烷(C12)为粉体表面改性剂,设计不同配比及粒径的导热吸波双功能粉体,填充于硅油体系制备导热吸波垫片,开发出导热吸波双功能一体化材料。结果表明,... 以氧化铝(Al_(2)O_(3))为导热粉体,铁硅铝(FeSiAl)为吸波粉体,采用十二烷基三乙氧基硅氧烷(C12)为粉体表面改性剂,设计不同配比及粒径的导热吸波双功能粉体,填充于硅油体系制备导热吸波垫片,开发出导热吸波双功能一体化材料。结果表明,C12对Al_(2)O_(3)、FeSiAl均具有良好的亲油改性效果;当Al_(2)O_(3)∶FeSiAl质量比为20∶80时,导热吸波垫片的导热系数最高可达到5.92 W/m·K,并在4.8~6.5 GHz区间拥有良好的吸波能力,在保证高导热的前提下,赋予复合材料优异吸波能力;此外,所制试样易于压缩,在50 psi压缩应力条件下即可达到50%压缩形变,便于实际装配应用。 展开更多
关键词 导热 吸波 改性 压缩
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Semi-quantitative analysis of the structural evolution of mesophase pitch-based carbon foams by Raman and FTIR spectroscopy
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作者 LIU Yue CHANG Sheng-kai +3 位作者 SU Zhan-peng HUANG Zu-jian QIN Ji YANG Jian-xiao 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期668-680,共13页
Graphitized carbon foams(GFms)were prepared using mesophase pitch(MP)as a raw material by foaming(450℃),pre-oxidation(320℃),carbonization(1000℃)and graphitization(2800℃).The differences in structure and properties... Graphitized carbon foams(GFms)were prepared using mesophase pitch(MP)as a raw material by foaming(450℃),pre-oxidation(320℃),carbonization(1000℃)and graphitization(2800℃).The differences in structure and properties of GFms prepared from different MP precursors pretreated by ball milling or liquid phase extraction were investigated and compared,and semi-quantitative calculations were conducted on the Raman and FTIR spectra of samples at each preparation stage.Semi-quantitat-ive spectroscopic analysis provided detailed information on the structure and chemical composition changes of the MP and GFm de-rived from it.Combined with microscopic observations,the change from precursor to GFm was analyzed.The results showed that ball milling concentrated the distribution of aromatic molecules in the pitch,which contributed to uniform foaming to give a GFm with a uniform pore distribution and good properties.Liquid phase extraction helped remove light components while retaining large aromatics to form graphitic planes with the largest average size during post-treatment to produce a GFm with the highest degree of graphitization and the fewest open pores,giving the best compression resistance(2.47 MPa),the highest thermal conductivity(64.47 W/(m·K))and the lowest electrical resistance(13.02μΩ·m).Characterization combining semi-quantitative spectroscopic ana-lysis with microscopic observations allowed us to control the preparation of the MP-derived GFms. 展开更多
关键词 Mesophase pitch Carbon foams RAMAN FTIR GRAPHITIZATION
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热处理对中间相沥青-碳纤维黏结界面相容性的影响 被引量:2
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作者 欧阳婷 陈云博 +1 位作者 蒋朝 李果 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期24-29,共6页
中间相沥青在碳化过程中轻组分不断逸出而发生剧烈膨胀,对以其为黏结剂或基体的碳纤维增强复合材料的界面结合性能有显著影响.利用TG、XRD和SEM等考察了预氧化条件对碳纤维的热稳定性、碳收率、晶体结构和纤维在乙醇水溶液中分散性的影... 中间相沥青在碳化过程中轻组分不断逸出而发生剧烈膨胀,对以其为黏结剂或基体的碳纤维增强复合材料的界面结合性能有显著影响.利用TG、XRD和SEM等考察了预氧化条件对碳纤维的热稳定性、碳收率、晶体结构和纤维在乙醇水溶液中分散性的影响规律.从多个预氧化条件中甄选出以270℃保温150 min处理的氧化纤维进行碳化条件影响规律的考察.利用光学显微镜观察发现700~900℃碳化的碳纤维直径变化最显著.利用FTIR和SEM考察不同碳化温度碳纤维与中间相沥青黏结剂制备的碳黏碳纤维网络体的界面相容性.结果表明,500℃碳化的碳纤维与碳质黏结剂的结合紧密,结点平滑无裂纹,具有优异的界面相容性.500℃碳化的碳纤维与中间相沥青黏结剂在后续碳化处理中共同经历碳结构的主要形成阶段,可改善黏结界面,为提高材料性能提供有效途径. 展开更多
关键词 中间相沥青 预氧化 碳纤维 复合材料 碳纤维网络体
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纳米氮化硼片/纤维素复合导热膜的制备及表征 被引量:1
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作者 聂翔 欧阳婷 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期70-74,共5页
采用液相超声剥离法,以两种微米级的六方氮化硼(h-BN)为原料,使用异丙醇/水共溶剂进行纳米氮化硼片(BNNS)剥离。利用紫外可见光分光光度计考察了共溶剂配方对BNNS剥离浓度的影响。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、动态光散射纳米... 采用液相超声剥离法,以两种微米级的六方氮化硼(h-BN)为原料,使用异丙醇/水共溶剂进行纳米氮化硼片(BNNS)剥离。利用紫外可见光分光光度计考察了共溶剂配方对BNNS剥离浓度的影响。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、动态光散射纳米粒度仪和激光闪射导热仪,研究不同尺寸h-BN原料对剥离得到BNNS的平均尺寸和尺寸分布的影响,并考察了BNNS含量对BNNS/纳米纤维素(NFC)复合膜导热性能的影响。结果表明,使用1~2μm的h-BN剥离制备的BNNS/NFC复合膜热导率在BNNS添量为55%时达到最大值19.04W/(m·K),为纯NFC的11.9倍,大于相同BNNS添量下30μm的h-BN剥离制备的BNNS/NFC复合膜热导率[15.04W/(m·K)]。 展开更多
关键词 液相超声剥离 纳米氮化硼片 纳米纤维素 导热性能
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