煅烧温度对不同石油焦煅后焦性能的影响

对四种不同石油焦原料分别在1050、1100、1150、1200、1250、1300℃下进行煅烧处理,研究煅烧温度和杂质元素对煅后焦性能的影响.结果表明,随着煅烧温度的增加,煅后焦的实收率和电阻率降低,真密度升高;低灰分、低挥发分石油焦有利于获得低电阻率的煅后焦;杂质元素Ca和Na对煅后焦CO_2反应性有强烈的催化作用,而S元素的存在可有效抑制Ca和Na元素对CO_2反应性的催化作用;杂质元素V对煅后焦的空气反应性有极大的催化作用.

碱炭比对微波法制备玉米芯活性炭电容性能的影响

以玉米芯炭化物为原料、KOH为活化剂,采用微波加热方式在碱炭质量比分别为1.0∶1、1.5∶1、2.0∶1、2.5∶1和3.0∶1的条件下制备得到玉米芯活性炭CAC-1、CAC-1.5、CAC-2、CAC-2.5和CAC-3。采用低温N_(2)吸附法测试玉米芯活性炭材料的比表面积及孔径分布。三电极条件下,通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试对玉米芯活性炭材料的电容性能进行研究,结果表明,CAC-2、CAC-2.5和CAC-3具有较高的比容量和优异的倍率性能。将CAC-2、CAC-2.5和CAC-3电极片组装成扣式电容器并在电流密度为1 A/g下测试其循环性能,10 000次充放电后CAC-2的容量保持率高达99.07%。

灰分对玉米芯基活性炭电化学性能的影响

采用填埋法将玉米芯进行炭化,炭化物经过脱灰处理后在碱炭比为4∶1、温度为850℃的条件下进行活化,制备得到玉米基活性炭(CAC)。CAC经过深度脱灰制备得到CAC-T,CAC-T的比表面积从脱灰前的3250 m^2/g增加到3487 m^2/g。采用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电对CAC、CAC-T的电化学性能进行测试,结果表明,CAC-T在电流密度为1 A/g时的单电极比容量为256.1 F/g,10000次充放电后容量仍保持在255.8 F/g,容量保持率高达99.9%。

铝用炭阳极大颗粒低粉料配方技术研究

针对某炭素企业炭阳极的生产配方现状,通过实验室研究和工业验证,形成了大颗粒低粉料配方新技术。该技术降低了沥青的用量,解决了生阳极裂纹的问题。该配方技术的应用,可以提高焙烧阳极的体积密度、抗压强度、CO_2反应残余率,降低热膨胀率和电阻率,实现炭阳极提质降本的效果。

羧甲基纤维素/煤沥青基活性炭制备及其电化学性能

以煤沥青和羧甲基纤维素(CMC)为前驱体,经碳化和KOH活化法得到高比表面积活性炭材料(AC)。研究结果表明:AC石墨化程度较低,碳元素主要以无定形炭形式存在;当CMC添加量增加时,AC结构更松散,表面更粗糙,同时氧元素含量增加;AC的比表面积随CMC添加量增加呈现先增加后减小的趋势。当煤沥青与CMC质量比为2∶1时,AC_(2∶1)表现出最优电容性能,在电流密度5 A/g条件下比电容为200 F/g。此外,活性炭样品AC_(2∶1)表现出优异的循环稳定性,电极充放电10000次后质量比电容变化较小,容量保持率为98.6%。

低价钛离子电解质的制备与电化学行为研究

本文采用四价钛(Ti^(4+))与海绵钛反应的方法在摩尔比为1:1的NaCl-KCl空白盐中引入低价钛离子制备得到低价钛熔盐。并自制适合该熔盐体系的Ag/AgCl参比电极,采用循环伏安(CV)法对该熔盐体系的电化学行为进行了研究。研究结果表明,该低价钛盐在通电时低价钛离子依次发生Ti^(3+)+e→Ti^(2+)和Ti^(2+)+2e→Ti两个反应;且当Ti^(4+)加入量较少时,低价钛熔盐中Ti^(3+)浓度高于Ti^(2+)浓度,当加入的Ti^(4+)合适时,低价钛熔盐中的Ti^(3+)和Ti^(2+)浓度相当。

不同原料特性的石油焦及煅烧升温速率对煅后焦性质的影响研究

实验以5种不同原料特性的石油焦为研究对象,考察了在相同煅烧温度(1 300℃)下原料中的杂质元素和不同煅烧升温速率(0.5～6.4℃/min)对煅后焦性能的影响规律。结果表明:只有当石油焦中S含量大于4%时,其煅后焦的真密度才会受到煅烧升温速率的影响;无论采取何种升温速率,高灰分石油焦均不利于获得低电阻率的煅后焦,而高S和V含量的石油焦有利于获得较低电阻率的煅后焦;升温速率对煅后焦空气及CO2反应性的影响作用很小,但杂质元素Ca是CO2反应性的强烈催化剂。

石油焦煅烧过程中热解炭膜的形成及其对煅后焦性能的影响

研究了石油焦煅烧过程中煅后焦表面热解炭膜的形成条件和形成原因,对比了不同煅烧方式对热解炭膜形成的影响,同时研究了热解炭膜的形成对煅后焦的沥青浸润性、电阻率、抗氧化性等性质的影响。结果表明:封闭式煅烧有利于热解炭膜的形成,热解炭膜的存在有利于改善沥青对石油焦的浸润性,同时有效抑制了煅后焦的空气反应性、CO2反应性,但热解炭膜的存在却又明显增加了煅后焦的电阻率。

KCl模板法制备煤沥青基活性炭及其电化学性能

以煤沥青为前驱体,以KCl为模板剂,采用KOH直接活化法制备了超级电容器用活性炭。研究了KCl添加量对活性炭比表面积、孔径分布及电化学性能的影响。结果表明:适当的KCl添加量有利于改善活性炭的孔径分布,而且有利于提高活性炭的微孔比例,活性炭的微孔比例最高达到81.19%;KCl与沥青、KOH添加比例为1∶1∶4时,所制备的活性炭具有最佳的电化学性能,充放电电流密度为0.5 A/g时,比电容达到220.6 F/g,电流密度增加到5 A/g时,比电容保持率为82.15%。

碱酸—高温氯化联合法提纯鳞片石墨研究

采用碱酸-高温氯化联合法对天然鳞片石墨进行提纯。正交实验结果表明,碱酸法的最佳工艺条件:碱与石墨配比0.9,焙烧温度1 000℃,水洗温度80℃,水洗时间80 min,盐酸浓度1 mol/L,酸浸温度30℃,酸浸时间60 min。进一步采用高温氯化法(1 500℃)提高石墨提纯效果,当NH_4Cl与石墨加入比为0.4时,样品石墨固定碳含量达到99%以上。

氧化石墨烯/沥青焦复合活性炭孔结构与性能评价研究

以沥青焦和氧化石墨烯为原料,通过KOH活化法制备了超级电容器用活性炭。研究了氧化石墨烯(GO)添加量对活性炭比表面积、孔径分布、电化学性能的影响。结果表明:氧化石墨烯的添加,有利于活化过程中形成交联结构的活性炭;GO添加量为4%时,介孔率和平均孔径均达到最大,分别为40.26%和2.8575 nm;GO添加量为4%时,所制备的复合活性炭电化学性能最佳,1 mV/s时比容量为359.4 F/g,扫描速率增加到5 mV/s时,容量保持率为77.5%。

预焙炭阳极反应性的影响因素分析

铝用炭阳极生产中,阳极的CO_2反应性和空气反应性直接影响铝电解的碳耗、氟化盐单耗和电流效率。本文重点针对预焙炭阳极的反应性,从微量元素、煅烧、成型、焙烧生产工艺以及其他影响因素进行分析。

AlF_(3)对阳极性能及微量元素的影响研究

氟化铝作为铝电解过程重要的添加剂,常被加入到阳极中改善阳极的抗氧化性能。研究了不同氟化铝含量对阳极形貌、性能和微量元素的影响。结果表明:当氟化铝含量由0增加至2.0%时,阳极结构更加密实,阳极的体积密度、耐压强度和阳极的反应性得到显著改善;特别是氟化铝含量在1.0%~1.5%时,阳极的CO_(2)和空气反应残留率最大;氟化铝的添加能够显著降低阳极中Si元素含量。

不同前驱体制备活性炭电化学性能对比研究

分别以煤沥青和椰壳炭为前驱体,采用KOH活化工艺制备了活性炭ACP和ACYP,并对其比表面积、孔结构及形貌进行表征。结果表明:活性炭ACP和ACYP比表面积分别为3104.15 m2/g和2954.99 m2/g,孔径分布主要集中于介孔与微孔,孔径尺寸在0.5~2.7 nm之间。电化学性能测试表明,活性炭ACP比电容(290 F/g)高于ACYP(185 F/g),但活性炭ACYP容量保持率优于活性炭ACP。

不同前驱体对超级电容活性炭的结构调控及电化学性能研究

分别选用煤沥青、沥青焦和石油焦作前驱体,通过KOH化学活化处理得到活性炭AC-CTP、AC-CTPC和AC-PC。采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜对活性炭的孔隙结构和微观形貌进行表征。在扣式两电极体系中,通过循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究活性炭电极材料的电化学性能。结果表明,以沥青为前驱体制备的活性炭AC-CTP在活化过程中利用大量挥发分的逸出产生更加丰富的介孔和相互连通的大孔结构,比表面积高达3 043 m2/g、孔容积1.67 cm3/g、介孔率25.15%;作为电极材料在0.5 A/g电流密度下比容量达309.4 F/g,电流密度增大至5 A/g时比容量仍可保持在280.3 F/g,循环10 000次后容量保持率为97.1%,具有极佳的倍率特性和循环稳定性,是一种优异的超级电容器电极材料。

CV法制备同轴PANI/CFC复合材料及其电化学性能研究

以炭纤维布(CFC)为基底材料,采用电化学循环伏安法(CV法)制备得到聚苯胺/炭纤维布(PANI/CFC)复合材料,分别利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及红外光谱(FTIR)对PANI/CFC复合材料的表面形貌及结构进行了分析;采用循环伏安、电化学交流阻抗及恒流充放电对PANI/CFC电化学性能和稳定性进行了测试。结果表明,PANI能够均匀地包覆在CFC表面,形成同轴PANI/CFC复合材料,该材料具有很好的电化学稳定性,对折10000次后,其比容量保持率达87.7%。

含木质素纤维素/石墨烯多孔炭材料的制备及其氧还原性能研究

以含木质素纤维素纳米纤维(L-CNFs)和氧化石墨烯(GO)为前驱体,经冷冻干燥和高温炭化得到多孔炭材料C_(L-CNFs)/RGO/H_(2)O和C_(L-CNFs)/RGO/TBA。表征结果表明,当以叔丁醇(TBA)为溶剂时,炭化前后样品均保持良好的三维多孔结构;L-CNFs被炭化的同时GO被还原为石墨烯,炭化后样品的比表面积显著增加,最高为521.71 m~2/g。电化学性能测试表明,在碱性溶液中,多孔炭材料C_(L-CNFs)/RGO/TBA表现出良好的氧还原反应(ORR)催化活性,具有较高的起始电位(0.81 V)和半波电位(0.69 V)。

石墨含量和电解质中钾含量对阴极炭块电解膨胀率影响

炭素阴极的电解膨胀率是评价铝电解槽阴极质量的一个重要指标,阴极电解膨胀率不仅与阴极材料的材质有关,与电解的技术条件也有关系。通过对不同石墨含量的阴极炭块在标准电解质条件下和50%石墨质阴极在含钾电解质条件下分别进行电解膨胀率测试,分析不同阴极材料和钾盐电解质对电解膨胀率的影响,并对其机理进行了分析。结果表明,随着石墨含量的增加,阴极炭块的电解膨胀率逐渐减少;随着电解质钾盐含量的增加(0~2.0%),50%石墨质阴极电解膨胀率逐渐增加。

不同黏结剂特性及对煅后焦黏结性能的评价研究

试验以3种黏结剂C、Y、M为研究对象,利用XRD和热重分析手段考察了不同黏结剂的特性差异,研究了3种黏结剂黏度随温度、浓度的变化规律以及对不同粒度煅后焦的黏结性能。结果表明:C、Y、M的成分主要以碳氢化合物为主并含有少量微量元素,其中C呈现高钠、高硫的特点,Y呈现高钙的特点,M呈现高磷的特点;失重率从大到小依次为:M、Y、C;随着温度降低、浓度变大,3种黏结剂黏度变大,且相同条件下黏度从大到小依次为:M、C、Y;3种黏结剂浓度为4%时黏结性均达到最佳,且在浓度为4%时Y的黏结性能最好,C其次,M的黏结性能最差。