TEMPO氧化法制备氧化纤维素纳米纤维

以漂白针叶木浆为纤维原料,在2,2,6,6—四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)—NaClO—NaBr的氧化体系下制备得到氧化纤维素纳米纤维。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT—IR)、X—射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)等手段对氧化纤维素进行表征,并测定氧化纤维素羧基质量摩尔浓度。结果表明:该反应体系可以制得氧化纤维素纳米纤维。使用1g纤维原料,在反应温度0～5℃、pH值10、NaClO用量3.0 mL、TEMPO用量0.016 g、NaBr用量0.100 g条件下,制得的纳米纤维的羧基质量摩尔浓度达0.67 mmol.g-1,而且氧化制得的纳米纤维的沉降性能也显著提高。

低成本高性能碳纤维的研究进展

简介了碳纤维的发展历程、种类和性能,重点综述了低成本高性能碳纤维的研究进展,并对碳纤维的发展前景进行了展望。指出随着社会经济的不断发展,碳纤维的市场需求越来越大。然而高昂的碳纤维生产成本,限制了碳纤维的普及应用。低成本高性能碳纤维是开拓碳纤维应用领域的关键环节,开发新型的碳纤维前躯体与优化碳纤维生产工艺已成为碳纤维研究的当务之急。

《材料工程基础》课程教学的思考

本文以湖南大学材料科学与工程学院开设的《材料工程基础》课程为例,针对该课程的特点、教学现状、存在的问题以及我们开设该课程的构想与成效,总结和阐述了相应的教学策略和教学思考,以便进一步提升该课程的教学质量、提高学生培养的素质。

无灰煤高效利用研究进展

结合近些年无灰煤系沥青基碳纤维的研究基础,围绕煤炭的高效利用以及环境污染和能源问题的重要性,阐述了无灰煤的发展历程;鉴于煤的溶剂热萃取机制,归纳了无灰煤结构性能与制备工艺之间的关联性;基于无灰煤高热值、低灰分、良好热塑性的特点,分析了无灰煤的应用现状与发展趋势。在此基础上,指出了无灰煤技术是实现煤炭清洁生产、高附加值利用的有效途径之一。同时,无灰煤的相关研究也存在着诸多关键的科学问题急需解决,及其应用基础研究也有待深入。主要的突破点是:①开发和设计无灰煤的成套生产装置,是实现无灰煤技术工业化转化的基础。②从煤的分子结构水平阐述无灰煤结构与性能的调控机制,是实现煤炭转化技术的关键。③基于无灰煤的独特物理化学性质开拓高性能无灰煤基碳材料的制备技术,是实现我国煤炭资源高附加值利用的发展方向。

塔里木河畔的胡杨林

你去过大西北吗？你走进过塔里木吗？你看见过塔克拉玛干大沙漠里生长着的那一片片胡杨林吗？若没去过的话,有机会一定要去看看,因为那片胡杨林不仅能给你视觉的享受,更会带给你生命的震撼。

碱浸提法制备稻壳多孔质炭试验

采用碱浸提法制备了稻壳多孔质炭,探讨了碱煮稻壳炭化物制备多孔质炭的可行性,以及稻壳的炭化温度、碱液浓度、碱煮时间和浸提次数等因素对多孔质炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值等吸附性能的影响。结果表明:使用2 mol/L的氢氧化钠溶液溶对600℃下炭化得到的稻壳炭化物1次碱煮2 h后,能够制备出碘吸附值达600mg/g,亚甲基蓝吸附值为45.4 mL/g的多孔质炭。用碱液直接浸提稻壳炭化物制备多孔质炭的方法是可行的。

磷酸活化法活性炭性质对亚甲基蓝吸附能力的影响

在空气、氮气和水蒸气3种气氛下,以杉木为原料分别制备了4种磷酸活化法活性炭。考察了活性炭的表面官能团和孔隙结构对亚甲基蓝吸附能力的影响。根据氮气吸附等温线分析了活性炭的孔隙结构,采用Boehm酸碱滴定方法测定了活性炭的表面官能团含量,并测定了活性炭的亚甲基蓝吸附等温线。结果表明：活性炭的孔隙越发达,其亚甲基蓝吸附能力越强。提高活性炭的表面官能团含量,一方面有利于亚甲基蓝分子以更紧密的排列方式被活性炭所吸附,促进吸附;另一方面,对活性炭中吸附亚甲基蓝分子有效的孔隙可能产生屏蔽作用,不利于吸附。当活性炭的表面官能团含量提高时,对于中孔发达的活性炭,前者占优势,亚甲基蓝吸附量增加;而对于微孔活性炭,后者则占优势,亚甲基蓝吸附量减少。

高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构研究

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。

沥青前驱体氧形态对其沥青与炭纤维性能的影响（英文）

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)。

毛细管破裂法制备中间相炭微球及其电化学性能

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。

镀铜CF/ABS树脂复合材料的导电性能

通过在中间相沥青基炭纤维表面化学镀铜以提高纤维导电性能,并以热压法制备了短切镀铜炭纤维(Cu-CF)增强ABS树脂导电复合材料。采用SEM、EDS、XRD等表征方法研究了Cu-CF的镀层厚度、Cu-CF界面结构,以及镀铜厚度和Cu-CF的含量对复合材料导电性能的影响。研究表明,化学镀铜是铜晶粒不断长大与晶体结构更加致密的过程。Cu-CF的界面粘结受镀层厚度的影响,随着镀层厚度的增加,镀层与纤维之间出现间隙。Cu-CF的电阻率随镀层厚度的增加急剧降低,当镀层厚度增大至695nm后电阻率趋于稳定。采用镀层厚度为632nm的Cu-CF为增强相,当其体积含量为20%时,Cu-CF/ABS复合材料的电阻率为5.87×10-4Ω·cm,在导电功能材料领域具有很好的应用前景。

中间相沥青基石墨纤维表面化学镀铜及性能表征

采用化学镀法对中间相沥青基石墨纤维(MPGFs)进行镀铜,探究了镀液温度和pH值对镀铜工艺的影响,利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)等表征了镀铜石墨纤维的表面形貌及成分,测试了其电阻率和镀铜层与石墨纤维的结合力。结果表明:当镀液温度为60℃、pH值为13.0时,MPGFs被均匀地镀上了一层致密的铜层,且两相之间结合良好。该镀铜石墨纤维的电阻率降低至7.52μΩ·cm。

沥青粘结剂对低阶煤基活性焦制备及性能的影响

以黑龙江鹤岗低阶煤为原料、不同软化点的沥青作为粘结剂进行混捏成型,经炭化和水蒸气活化制备低阶煤基活性焦。实验结果表明:沥青粘结剂添加量的增加会使活性焦的力学性能增强,吸附性能下降;低软化点沥青粘结剂制备活性焦易获得更发达的孔隙结构、高吸附性能,但成型活性焦的力学性能较差;高软化点沥青粘结剂制备的活性焦吸附能力较低,但具有更加优异的力学性能。以低阶煤为原料,软化点180℃的沥青为粘结剂,同时添加量达到15%时,所制备的活性焦比表面积达到536 m^(2)/g,压缩强度为16.6 MPa,并且SO_(2)吸附量达到48 mg/g,NO的吸附量达到14 mg/g。

不同氧化程度的沥青纤维预氧化与炭化行为

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。

中空氮掺杂沥青基活性炭纤维的结构调控与电化学性能

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。

暑期保电前沿卫士

＂那个配电室检查一下,用红外线测温枪对准发热部位测试一下,看看温度有没有超标。＂8月10日,国网秦皇岛供电公司北戴河客户分中心配电运维二班班长周金林在工作现场,不时提醒身边班组成员,认真巡视、检查,不放过一个死角,保证设备正常运行。这是配电二班在今年保暑期供电的一个工作场景。配电二班的每位将士们都将暑期保电责任深植心中。这个班组共有6人,负责全区配网54个配电室,179个箱变,370多千米电缆线路的运行、巡视、维护及故障抢修工作。

让快门慢下来

生活在大海边,用镜头来表现大海,是我多年探索的课题。我尝试过各种不同的天气,采用过各种技法,结果都不满意,很长时间不能突破。为此,我查阅过大量资料,最终决定用长时间曝光来表现大海,以求与众不同的画面和意境。大海不仅汹涌澎湃,也有温柔恬静;不仅变幻莫测,也有轻纱漫舞;用镜头展现大海的多个侧面,用慢门表现海浪的动感和质感，我认为这就是新意。

推动电能替代 建设美丽港城

细心的秦皇岛市民不难发现,现在港城的蓝天似乎更多了一些,空气似乎更清新了一些,采暖季冒烟的煤烟囱似乎更少了一些。但他们可能不知道,港城空气质量的提升,与秦皇岛供电人的努力密不可分。国网秦皇岛供电公司认真贯彻落实国家电网公司＂以电代煤、以电代油、电从远方来＂的电能替代战略,以促进能源可持续发展为己任,