磁性生物炭的制备及其在样品前处理中的应用研究进展
杨倩;张勇;吕天赐;高桂花;磁性生物炭(Magnetic Biochar, MBC)较生物炭(Biochar, BC)的显著优势在于能够借助外加磁场实现快速固液分离。本文对MBC的制备方法进行了分类，并对MBC在样品前处理领域的应用进行了总结与展望，旨在为磁性生物质炭材料的研发与应用提供有益参考。
炭/炭复合材料的力学性能及其超高温演变规律
柳彦青;李同起;张莹;刘聪聪;炭/炭复合材料(C/C复合材料)不仅具有低密度、低热膨胀，耐烧蚀的优点，同时还能在超高温的极端环境下保持优良的力学性能。影响C/C复合材料力学强度的因素众多，包括炭纤维、基体、密度、孔隙率、石墨化度、致密化工艺、纤维-基体界面结合强度、预制体结构、热处理温度等。本文阐述了炭纤维、基体、预制体结构、热处理4个方面对C/C复合材料室温力学性能的影响，并从近年对C/C复合材料超高温力学性能的相关研究中得出了一些规律。随后根据C/C复合材料在室温和高温下所得强度的规律，提出了一系列改善材料力学性能的措施，并指出当前C/C复合材料力学性能研究现状的一些不足。最后总结了影响C/C复合材料强度的具体因素，并对未来C/C复合材料的研究方向和内容做出了探讨。
C/C复合材料表面HfC基涂层的研究进展
王献;汪星强;魏燕;赵兴东;张茂;苑振涛;HfC具有抗氧化、耐烧蚀、导热系数低和固态无相变等优异的性能，是C/C复合材料理想的高温涂层材料之一。但HfC涂层与C/C复合材料之间存在一定的热膨胀系数失配，在热循环冲击下可能从基体上脱落。在HfC涂层与C/C基体之间加入热膨胀系数适中的过渡层(如SiC、TiC等)形成HfC基涂层，过渡层可缓解涂层与基体之间的热应力，高温反应生成的氧化物可有效抑制氧的渗透，提高材料的耐烧蚀性能，延长材料的使用寿命。本文综述了HfC基涂层的制备、组织结构及抗烧蚀性能，并对HfC-PyC梯度涂层进行了热应力模拟，结果表明，在C/C基体与HfC涂层之间增加成分逐步变化的梯度过渡层，可以有效减小基体与涂层之间的残余应力。
动力锂离子电池非石墨类炭负极材料研究现状
王岩;黄万友;褚瑞霞;基于高容量、高安全性的二次锂离子电池的储能技术，是缓解当前能源短缺与环境污染问题的核心技术之一，负极作为锂电池的关键组成部分，直接影响动力锂离子电池的能量密度、循环稳定性及安全性能。石墨类炭材料虽为当前商业化应用最广泛的负极材料，但已难以满足日益增长的高能量密度动力锂离子电池需求。大量研究将焦点转移至非石墨类炭材料，如软炭、硬炭、碳纳米管、石墨烯等，因兼具更高储锂容量与优良导电性，成为突破该瓶颈的研究热点。本文主要阐述及分析几种典型非石墨类负极材料和炭基复合材料的基本特征、存在不足、研究手段及电化学特性，并对未来非石墨类动力电池负极材料发展趋势进行展望。
活性炭改性技术的研究进展
曾鑫;雷世文;李秉正;活性炭具有独特的结构和表面化学性质，在工业废水废气治理、日常生活等领域应用越来越广泛，具有不可替代的作用。目前，普通的活性炭已经满足不了人们在工业和日常生活中的需求，对活性炭进行改性研究已经越来越迫切。本文整理了活性炭的化学改性(氧化改性、还原改性、负载金属改性、等离子体改性、酸碱改性)、物理改性(高温热处理改性、微波改性、超声波改性),以及其他方面改性(生物改性、电化学改性)的研究成果，并且较为系统性地总结了不同改性方法的优缺点，且针对不同改性方法存在的不足之处提出了优化方法，对未来活性炭改性技术的发展进行了展望。
Cf/SiC复合材料PIP工艺致密化模型
王剑浩;王旭东;鲍明亮;张方舟;杨晓辉;张玉卓;李爱军;前驱体浸渍裂解(Precursor Impregnation Pyrolysis, PIP)是Cf/SiC复合材料制备及基体致密化的关键技术，其致密化效果直接决定复合材料的最终力学性能。本研究首先利用气-液两相流模型，在宏观尺度上模拟炭纤维预制体在PIP工艺中的浸渗过程；其次，通过固体传热模型，同样在宏观尺度上模拟预制体的固化和裂解阶段，基于此建立涵盖这3个阶段的密度模型。深入研究纤维预制体的多周期孔隙信息传递机制，以此为基础构建了Cf/SiC陶瓷基复合材料的多周期致密化模型；最终，将模型预测密度与实际PIP工艺产品的密度进行对比。结果显示，模型平均误差为5.90%,最大误差不超过6.76%,充分验证了模型的准确性和可靠性。该模型不仅具有理论意义，更在实际应用中展现出重要价值，为Cf/SiC复合材料的制备和优化提供了有力支持。
基于FeC_8X4金属有机框架的锂-氧电池电极材料设计
冯振;王伟慧;陈嘉骏;李程岩;郑先锋;金属有机框架(MOFs)是由金属元素与有机配体通过配位键自组装而成的多孔网格状晶体材料，其中心金属原子由于微环境的调控往往呈现出高催化活性。本文以二维金属有机框架FeC_8X4为研究对象，通过调控有机配体(X=NH、O、S),系统研究3种(Fe-NH-MOF、Fe-O-MOF、Fe-S-MOF)金属有机框架材料的原子结构组成、热力学稳定性、电子性质和锂氧反应催化性能。结果表明，3种金属有机框架的温度与能量波动幅度均小于1%,表现出良好的热力学结构稳定性。电子结构分析发现Fe-NH-MOF为自旋磁性半导体，而Fe-O-MOF和Fe-S-MOF表现出自旋金属性。进一步分析了3种金属有机框架的锂-氧反应自由能，发现有机配体显著影响锂-氧电池的充放电过电位，Fe-NH-MOF的放电过电位(ηdc)为0.42 V,Fe-O-MOF的充电过电位(ηc)为0.42 V,而Fe-S-MOF表现出较高的充放电过电位(1.75 V/1.57 V)。研究结果为基于不同配位金属有机框架设计高性能锂-氧电池正极催化材料提供了理论基础和数据支持。
钴氮共掺杂多孔炭催化剂制备及电催化性能的研究
蔡清裕;孙启锋;陈惠;燃料电池和锌空电池凭借其绿色环保、高能量密度和原料储量丰富的特点得到广泛关注，但是它们阴极发生的氧还原反应动力学缓慢，自然条件下反应速率极慢，限制了整个体系的能量转换和输出效率。使用带负电的聚苯乙烯(PS)球为模板，盐酸多巴胺提供碳源和氮源，通过盐酸多巴胺自身的强黏附性在PS球外表面氧化自聚合，合成Co/PS@PDA的前驱体，调整钴和盐酸多巴胺的用量，最后经热处理获得中空结构氮掺杂炭负载钴的催化剂。结构表征和电化学测试结果表明，硝酸钴与盐酸多巴胺质量比为1:10,热处理温度为900℃时催化性能最佳，起始电位为0.976 V,半波电位为0.841 V,同时能够保持远超商业Pt/C的稳定性和甲醇耐受性。组装成可充电锌空电池，拥有很高的放电稳定性、更小的极化以及长达202 h的充放电循环稳定性。
一体化沥青基炭硅负极材料的合成及电化学性能研究
胡澜;岑厚桦;甘冰清;黄启忠;苏哲安;当前传统涂布工艺制备的炭硅电极尤其依赖粘结剂和导电剂。这种依赖性导致存在界面接触不理想、电子传导路径不稳定以及活性物质质量负载率的提升受限等问题。针对上述问题，本实验以煤沥青作为炭前驱体原料，通过绿色的低共熔溶剂萃取出富含杂原子、分子量适中且结构可调的活性组分，从而获得了具有优异可加工性和可控炭化行为的理想炭前驱体溶液。进而，通过低温热解法制备了无需粘结剂和导电剂的一体化沥青基炭硅负极材料：SC@PC。SC@PC在 0.2 A·g-1电流密度下的首次放电容量高达 3423.16 mhA·g-1；在 2 A·g-1大电流密度下循环300次后仍然能保持 1855.90 mAh·g-1的可逆容量；在倍率性能方面，即使在高达 3 A·g-1 的电流密度下，仍能保持1592.10 mhA·g-1的超高可逆比容量。
新型石蜡/膨胀石墨复合相变球体的制备及其在堆积床储热系统的应用研究
麻峰;梁燕娟;刘占军;郭全贵;闫曦;分别选取相变温度为40 ℃、50 ℃和60 ℃ 3种石蜡作为相变材料，膨胀石墨作为导热增强材料，采用真空浸渍法制备了3种新型石蜡/膨胀石墨复合相变球体，并在球体表面包覆一层环氧树脂来阻止石蜡在固-液相变过程中的泄漏。在此基础上，将3种相变温度不同的新型相变球体分别填充在堆积床储热系统中，对比分析了其在堆积床储热系统中的温度变化规律和热力学性能。研究结果表明：制得的石蜡/膨胀石墨复合相变球体具有高的热导率、优异的形状稳定性、化学稳定性、热稳定性以及循环稳定性。相变温度对堆积床储热系统的温度变化规律具有显著影响。相变温度为60 ℃时，系统各位置相变球体温度先上升最快，后上升最慢，相变材料熔化所需时间最久。相变温度为50 ℃时，系统储热效率和?储存效率最高，分别为43.67%和58.28%。
烧结对碳系加热膜导电性能影响研究
李文浩;袁英才;李恒;张晋豪;孟龙;秦羽瑞;龙吉;赵琦;烧结工艺对碳系加热膜的导电性能有较显著影响。本研究通过探究烧结温度、时间对成膜厚度的影响，结合SEM图对发热膜进行表征，并对所制备的加热膜进行电性能测试。研究表明，在170 ℃温度下烧结10 min，碳系加热膜的单层、双层及三层导电性均最优。加热膜在此烧结参数下碳系材料分布均匀且孔隙率较低，形成的导电通路更多更均匀。在其条件下三层方阻较未烧结降低64%，标准差骤降超过98%。
基于异质界面调控的Fe_3O4/炭黑复合材料的制备及宽频电磁波吸收性能研究
孙启睿;王永鹏;叶欣;张立群;为开发高效电磁波吸收材料，本研究通过一步水热法制备了Fe_3O4/导电炭黑复合材料，并通过SEM、XRD、Roman、FTIR手段，系统研究了导电炭黑比例对材料结构及吸波性能的影响规律。结果表明，复合材料中Fe_3O4呈均匀分布的微球结构，导电炭黑构成三维导电网络，二者形成丰富的异质界面。随着炭黑含量增加，材料的介电常数显著提升，界面极化与偶极子极化协同作用增强。当Fe_3O4与导电炭黑质量比为30 5时，复合材料在3.5 mm厚度下反射损耗达-41.46 dB，厚度仅为2.0 mm时，有效吸收带宽可高达4.23 GHz。其优异性能源于优化的阻抗匹配、多重极化弛豫及介电/磁损耗的协同机制。
活性炭制备及不同品种活性炭的研究进展
崔静,赵乃勤,李家俊活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积,表面可附加特殊官能团,这些特点使活性炭的应用领域不断拓宽,对活性炭的研究也成为人们关注的热点。本文对活性炭制备原料的扩展、制备方法的研究、不同品种活性炭材料的开发现状进行了综述。
表面化学改性吸附用活性炭的研究进展
王鹏,张海禄活性炭表面官能团和杂原子的种类与数量多少决定了活性炭的表面化学性质,而化学性质决定了活性炭的化学吸附特性。通过进行表面氧化、还原以及负载增加或者消除某些基团和活性中心,可以大大改善活性炭对特定吸附质的吸附能力。文章简要介绍了活性炭表面存在的官能团、杂原子和化合物,并对近年来国内外在吸附用活性炭表面化学改性方面的进展进行评述。
化学活化法制备活性炭的研究进展
吴明铂综述了以ＫＯＨ、ＺｎＣｌ２等为活化剂的化学活化法制备活性炭的情况，总结了各种因素对活性炭性能的影响，简单介绍了化学活化法制备活性炭的研究进展，并对这一领域的前景进行了展望
石墨烯制备方法的研究进展
曾洪亮;王秋香;温业成;余杰;唐诗应;胡新军;石墨烯是一种具有六边蜂窝结构的二维原子晶体,其优异的物理和化学性能在材料、电学、光学、生物学等诸多领域都得到了广泛应用。综述了石墨烯常用的制备方法(物理制备法、化学制备法、掺杂法、有机合成法等),阐述了不同制备方法得到的石墨烯其组织结构和性能特点,并分析了不同制备方法的优缺点及发展趋势。通过对不同研究方法及石墨烯产物的品质性能进行对比,最后分析得出了元素掺杂法得到的掺杂石墨烯结构更完整,性能更优异,是最有可能实现石墨烯产业化的制备方法,同时对于石墨烯未来的研究方向作出了展望。
活性炭制备及不同品种活性炭的研究进展
崔静,赵乃勤,李家俊活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积,表面可附加特殊官能团,这些特点使活性炭的应用领域不断拓宽,对活性炭的研究也成为人们关注的热点。本文对活性炭制备原料的扩展、制备方法的研究、不同品种活性炭材料的开发现状进行了综述。
对用于活性炭表面含氧官能团分析的Boehm滴定法的几点讨论
毛磊;童仕唐;王宇;不同的研究者在采用Boehm滴定法测定活性炭表面含氧官能团的含量时在操作方法上存在差异。本文探讨了Boehm滴定法中CO2的去除,直接滴定与返滴定,振荡时间,溶液的浓度对滴定过程的影响,提出适宜的操作建议。
化学分散法制备石墨烯及结构表征
黄桂荣;陈建;先用Hummer法氧化天然鳞片石墨制得氧化石墨,在蒸馏水中利用超声分散将氧化石墨剥片,然后在肼的作用下加热回流制得石墨烯,应用扫描探针显微镜、红外光谱和热分析技术对所得产物进行分析表征。结果表明,氧化石墨在蒸馏水中可形成稳定的悬浮液,氧化石墨薄片厚度为1.0nm左右,天然石墨的粒径和灰分含量对氧化石墨的厚度及在水中的分散没有明显的影响;由石墨烯在水中的微观形貌图可证明其在不需要化学稳定剂的情况下,可以在水中稳定地分解分层,石墨烯薄片厚度为0.7nm左右,浓度高时石墨烯颗粒趋向于规则的网状排列,而稀释后可观察均匀的单层石墨烯薄片;用红外光谱分析石墨烯与石墨表面基团,结果表明基本一致;由热分析可得出,石墨烯在氮气中的热稳定性与石墨基本一致,而氧化石墨由于含氧基团增多变得不稳定,在200℃左右发生完全的热分解反应放出CO,CO2和H2O蒸汽等;由石墨与石墨烯在空气中的热分析可知,层状的石墨晶体氧化热稳定性远远高于石墨烯。
期刊信息
期刊名称： 炭素技术
创办日期： 1982年
主管部门： 吉林省教育厅
主办单位： 吉林化工学院
刊 期： 双月
电 话： 0432-62185050
E-mail： tsjsbjb@126.com
国内统一刊号(CN)：22-1147/TQ
国际标准刊号(ISSN)：1001-3741
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