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脂肪侧链结构对沥青中间相转化过程及其针状焦微观结构的影响
被引量：
1
1
作者
张建国
郭建光
+3 位作者
陈茜茹
周云辉
卢地胜
李轩科
《燃料化学学报(中英文)》
北大核心
2025年第4期589-601,共13页
为了探究原料沥青的脂肪侧链结构对其中间相转化过程及针状焦微观结构的影响,本研究以具有不同脂肪侧链结构的石油沥青(PP)、煤沥青(CTP)和乙烯焦油沥青(ETP)为原料通过中间相转化、焦化、煅烧和石墨化过程分别制备石墨化焦(GNC),并考...
为了探究原料沥青的脂肪侧链结构对其中间相转化过程及针状焦微观结构的影响,本研究以具有不同脂肪侧链结构的石油沥青(PP)、煤沥青(CTP)和乙烯焦油沥青(ETP)为原料通过中间相转化、焦化、煅烧和石墨化过程分别制备石墨化焦(GNC),并考察了三者作为锂电负极的电化学性能。结果表明,PP中丰富CH_(3)短烷基侧链能有效降低分子间的CH-π相互作用,促进芳香分子的排列堆积取向,从而降低其石墨化难度;ETP中的烯烃和长烷基侧链组分则降低中间相转化效率及产物的分子平面度,其针状焦石墨化难度增大,晶体发育受限;尽管CTP中的烷基侧链含量最低,但得益于分子间的强π-π键作用,使其中间相转化效率居于前两者之间。最终,石墨化焦的晶体尺寸PP-GNC>CTP-GNC>ETP-GNC,三者作为锂电负极的首次放电比容量和首次库伦效率依次降低,其循环稳定性能则有所提高。
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关键词
中间相沥青
针状焦
分子结构
延迟焦化
微观结构
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职称材料
两种煤基沥青的分子结构及其各向同性沥青基碳纤维力学性能研究
2
作者
李重
吴聪
+3 位作者
张舸
王卓
李轩科
郭建光
《煤炭转化》
北大核心
2025年第4期48-58,共11页
为了探究不同煤基沥青的分子结构差异对其各向同性沥青基碳纤维力学性能的影响,以煤焦油沥青(CTP)和煤液化沥青(CLP)为原料,通过溶剂萃取-空气氧化工艺分别制备了具有100%各向同性光学织构的纺丝沥青及其碳纤维,并采用红外光谱(IR)、飞...
为了探究不同煤基沥青的分子结构差异对其各向同性沥青基碳纤维力学性能的影响,以煤焦油沥青(CTP)和煤液化沥青(CLP)为原料,通过溶剂萃取-空气氧化工艺分别制备了具有100%各向同性光学织构的纺丝沥青及其碳纤维,并采用红外光谱(IR)、飞行时间质谱(TOFMS)、热重-差示扫描量热法(TG-DSC)和X射线光电子能谱(XPS)等表征了两种原料沥青甲苯可溶物的分子结构及其各向同性沥青基碳纤维制备过程中的氧含量和结构变化。结果表明:与煤焦油沥青甲苯可溶物CTP-TS相比,煤液化沥青甲苯可溶物(CLP-TS)中更丰富的脂肪侧链为其通过空气氧化制备各向同性沥青提供了更多的氧化反应活性位点,从而显著提高了煤液化沥青基各向同性沥青(CLP-IP)的热稳定性。在原丝预氧化过程中,煤焦油沥青基各向同性沥青(CTP-IP)原丝分子主要发生脂肪C—H上的氧化交联反应,而CLP-IP除此之外,还发生了明显的芳香C—H上的氧化交联反应,导致其预氧化纤维具有更高的交联型含氧官能团含量,促进碳纤维形成更稳定的网络状碳层排列,并降低了炭化过程中的碳损失及微观结构缺陷,从而提高碳纤维的力学性能。最终,以CTP和CLP为原料所制备的碳纤维的平均拉伸强度分别为(835±87)MPa和(1135±60)MPa,对应的平均拉伸模量分别为(49±7)GPa和(65±6)GPa。
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关键词
碳纤维
各向同性沥青
煤焦油沥青
煤液化沥青
氧交联结构
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职称材料
题名
脂肪侧链结构对沥青中间相转化过程及其针状焦微观结构的影响
被引量：
1
1
作者
张建国
郭建光
陈茜茹
周云辉
卢地胜
李轩科
机构
炼焦
煤
资源绿色开发全国重点实验室
武汉科技大学化学与化工学院
平
煤
股份
煤
炭
开采利用研究院
出处
《燃料化学学报(中英文)》
北大核心
2025年第4期589-601,共13页
基金
国家自然科学基金(U1864207)资助。
文摘
为了探究原料沥青的脂肪侧链结构对其中间相转化过程及针状焦微观结构的影响,本研究以具有不同脂肪侧链结构的石油沥青(PP)、煤沥青(CTP)和乙烯焦油沥青(ETP)为原料通过中间相转化、焦化、煅烧和石墨化过程分别制备石墨化焦(GNC),并考察了三者作为锂电负极的电化学性能。结果表明,PP中丰富CH_(3)短烷基侧链能有效降低分子间的CH-π相互作用,促进芳香分子的排列堆积取向,从而降低其石墨化难度;ETP中的烯烃和长烷基侧链组分则降低中间相转化效率及产物的分子平面度,其针状焦石墨化难度增大,晶体发育受限;尽管CTP中的烷基侧链含量最低,但得益于分子间的强π-π键作用,使其中间相转化效率居于前两者之间。最终,石墨化焦的晶体尺寸PP-GNC>CTP-GNC>ETP-GNC,三者作为锂电负极的首次放电比容量和首次库伦效率依次降低,其循环稳定性能则有所提高。
关键词
中间相沥青
针状焦
分子结构
延迟焦化
微观结构
Keywords
mesophase pitch
needle coke
molecular structure
delayed coking
microstructure
分类号
TQ523.4 [化学工程—煤化学工程]
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职称材料
题名
两种煤基沥青的分子结构及其各向同性沥青基碳纤维力学性能研究
2
作者
李重
吴聪
张舸
王卓
李轩科
郭建光
机构
武汉科技大学化学与化工学院
武汉宝聚
炭
材料
有限公司
煤转化与先进炭材料湖北省中试基地
出处
《煤炭转化》
北大核心
2025年第4期48-58,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(U23B2076)。
文摘
为了探究不同煤基沥青的分子结构差异对其各向同性沥青基碳纤维力学性能的影响,以煤焦油沥青(CTP)和煤液化沥青(CLP)为原料,通过溶剂萃取-空气氧化工艺分别制备了具有100%各向同性光学织构的纺丝沥青及其碳纤维,并采用红外光谱(IR)、飞行时间质谱(TOFMS)、热重-差示扫描量热法(TG-DSC)和X射线光电子能谱(XPS)等表征了两种原料沥青甲苯可溶物的分子结构及其各向同性沥青基碳纤维制备过程中的氧含量和结构变化。结果表明:与煤焦油沥青甲苯可溶物CTP-TS相比,煤液化沥青甲苯可溶物(CLP-TS)中更丰富的脂肪侧链为其通过空气氧化制备各向同性沥青提供了更多的氧化反应活性位点,从而显著提高了煤液化沥青基各向同性沥青(CLP-IP)的热稳定性。在原丝预氧化过程中,煤焦油沥青基各向同性沥青(CTP-IP)原丝分子主要发生脂肪C—H上的氧化交联反应,而CLP-IP除此之外,还发生了明显的芳香C—H上的氧化交联反应,导致其预氧化纤维具有更高的交联型含氧官能团含量,促进碳纤维形成更稳定的网络状碳层排列,并降低了炭化过程中的碳损失及微观结构缺陷,从而提高碳纤维的力学性能。最终,以CTP和CLP为原料所制备的碳纤维的平均拉伸强度分别为(835±87)MPa和(1135±60)MPa,对应的平均拉伸模量分别为(49±7)GPa和(65±6)GPa。
关键词
碳纤维
各向同性沥青
煤焦油沥青
煤液化沥青
氧交联结构
Keywords
carbon fiber
isotropic pitch
coal tar pitch
coal liquefaction pitch
oxygen cross-linked structure
分类号
TQ522.65 [化学工程—煤化学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
脂肪侧链结构对沥青中间相转化过程及其针状焦微观结构的影响
张建国
郭建光
陈茜茹
周云辉
卢地胜
李轩科
《燃料化学学报(中英文)》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
两种煤基沥青的分子结构及其各向同性沥青基碳纤维力学性能研究
李重
吴聪
张舸
王卓
李轩科
郭建光
《煤炭转化》
北大核心
2025
0
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职称材料
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