气相沉积法制备多孔硅炭负极材料及其性能研究

环境保护和可再生能源利用是世界各国共同的选择,但可再生能源容易受外部因素影响而不能稳定供应,人们需要合适的能源装置进行储存才能形成稳定供应。锂离子电池因其优秀的电化学性能成为了现今最主要的新能源电池,但目前商业化锂离子电池的负极材料主要以人造石墨和天然石墨等石墨类材料为主,石墨类型负极材料的理论比容量只有372 mAh/g,不能满足各国对高能量密度的发展规划和要求,急需研制更高比容量的新一代负极材料。使用气相沉积法制备出了最新一代高容量多孔硅炭负极材料,并对其物理性能和电化学性能进行了研究,发现其比容量可高达2000 mAh/g以上,硅材料的体积膨胀问题也得到了极大的改善。

人工心瓣含硅热解炭涂层的微观结构

为了研究人工心瓣含硅热解炭涂层的微观结构,利用准稳态流化床反应装置制备出了含硅热解炭涂层,利用X射线衍射(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和偏光显微镜(PLM)对涂层微观结构进行了表征。结果表明,该涂层材料只有乱层结构热解炭和β型碳化硅两种物相,主要由直径为300 nm～1μm的球形颗粒状碳结构组成,球形颗粒之间由片层状碳结构紧密相连,偶尔会形成闭合孔洞(直径约为0.1～1μm)。涂层中硅元素宏观均匀分布且含量适中(6.48 wt%),直径约6～8 nm的β型碳化硅晶粒无规则取向分布且存在微观尺度的集聚现象。含硅热解炭涂层的这些结构特征决定了其均匀致密、宏观各向同性的特性。

新型三嗪类氮-硅成炭剂的合成及其热稳定性

以三聚氯氰(1)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(2)为原料,经亲核取代反应合成了一种新型三嗪类氮-硅成炭剂——2-氯-4,6-二(3-三乙氧基硅烷基-1-氨丙基)-1,3,5-三嗪(3),其结构和热性能经1H NMR,IR和TGA表征。考察了溶剂、缚酸剂、原料比和反应温度对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:以丙酮为溶剂,Na2CO3为缚酸剂,1 10 mmol,n(2)∶n(1)=2.4,于50℃反应6 h,产率98.1%。3的初始分解温度为292℃,700℃时成炭率34.5%。

硅铝炭黑(SAC)填充聚丙烯的应用研究

本文介绍了把一种新型的填料硅铝炭黑(SAC)应用到聚丙烯中,论述了填充聚丙烯的各种性能随填料用量和各种不同偶联剂及份数的变化规律,并与CaCO_3进行了对比,从而说明了硅铝炭黑填充聚丙烯的可行性,筛选出最佳偶联剂及其最佳用量。

生物质硅炭增强改性氢化丁腈橡胶的性能及老化规律

以生物质硅炭(Si/CB)取代部分N550炭黑为补强剂、HNBR为基体制备了生物质硅炭改性的HNBR复合材料。研究了硅炭对HNBR的补强行为,高温真空介质中橡胶的热老化行为及主链老化结构的演变。与传统炭黑的增强效果相比,生物质硅炭增强的HNBR表现出更好的韧性、撕裂强度、较低的永久变形及高温力学性能。160℃下老化20 d,材料的拉伸强度保持率大于100%,生物质硅炭表现出较好的耐老化能力。链接-CN官能团的α-碳原子高温下易均裂氢原子生成自由基,连续加氢还原使-C■N转化为-C■NH,直至形成化学交联结构,导致橡胶的玻璃化转变温度升高。氢化丁腈的CN含量越低,耐老化能力越突出。依据分子主链老化的结构演变信息,提出了HNBR的可能老化机理。

硅铝炭黑对橡胶体系力学性能的影响

对硅铝炭黑（ＳＡＣ）与ＮＲ的基本配合进行了探讨。对耐磨ＳＡＣ填充不同品种胶料和选用不同促进剂进行了试验。结果表明，用１０份耐磨ＳＡＣ部分替代通用炭黑，可使硫化胶的拉伸强度、耐磨性达到通用炭黑的性能指标；耐磨ＳＡＣ与ＮＲ配合时，选用不同的硫化促进剂具有不同的效果，促进剂ＤＭ效果最好。

煤矸石活化制取硅铝炭黑的研究

本文研究了煤矸石活化改性制取硅铝炭黑的工艺和活化改性方法。对改性用化学添加剂和改性条件进行了比较选择;论述了各种表面改性方法的改性机理,用鹤壁洗矸制取的硅铝炭黑在补强性能上接近半补强炭黑,并具有延迟硫化等特点。

多孔硅/炭复合电吸附电极材料的研究进展

多孔硅具有非常高的比表面积和理论比容量,将多孔硅与炭材料复合得到的多孔硅/炭复合材料具有良好的导电性,这些特点为制备高性能电吸附电极材料提供了条件。本文综述了目前应用于电吸附技术的各种电极材料并从多孔硅/炭复合材料的制备方法方面讨论了多孔硅/炭复合材料的研究现状,同时,对多孔硅/炭复合材料应用于电吸附电极材料的制备进行了展望。

硅/天然石墨/沥青炭复合材料的合成及其电化学性能

以纳米硅(Si)、天然石墨(NG)和高软化点沥青为前驱体,通过球磨和裂解制备了具有壳核结构的硅/天然石墨/沥青炭(Si-NG/PC)复合材料。考察了球磨时间、球磨速率和物料比等因素对制备材料的组成、结构及其作为锂离子电池阳极电化学性能的影响。结果表明:最佳球磨速率为300 r/min,最适宜的球磨时间为21 h。所制Si-NG/PC复合材料的循环性能随PC含量的增加而提高,但其比容量却随PC含量的增加迅速降低,PC的最佳质量分数为30%。同时,Si-NG/PC复合材料的比容量随Si含量的增加而增大,为获得好的循环性能,纳米Si质量分数应低于35%。在优化条件下制备的Si-NG/PC复合材料在50个循环中表现出高的比容量和优异的循环性能。

硅-石墨/炭负极制备工艺对其性能的影响机制研究

以马铃薯淀粉为炭源,制备硅-石墨/炭复合负极材料,研究复合材料中硅/石墨比例、负极片制备过程中粘结剂种类、调浆溶剂种类和pH值对材料电化学性能的影响,并对影响机理进行初步探讨,采用红外光谱法和扫描电镜分别对材料结构和形态进行表征,恒流充放电法测定材料的电化学性能。结果表明:当复合材料中硅/石墨比例为4∶8,羟甲基纤维素钠做粘结剂,pH=3的柠檬酸-氢氧化剂缓冲液做调浆溶剂时,复合材料经50次循环后可逆容量达到890mAh/g,容量保持率为95%,这是由于粘结剂和硅颗粒之间形成的酯键可使电极片在充放电过程中保持很好的完整性,从而显示出良好的电化学性能。

新型无卤硅-氮成炭剂的合成及其热稳定性

以三聚氯氰和γ-氨丙基三乙氧基硅烷为原料,经取代反应制得2-氯-4,6-二(3-三乙氧基硅烷-1-丙氨基)-1,3,5-三嗪(3);3与二乙烯三胺(4)反应合成了一种新型的无卤高含硅量的成炭剂(5),其结构和性能经1H NMR,FT-IR和TGA表征。考察了物料比、缚酸剂、反应时间、反应溶剂和反应温度对5收率的影响。实验结果表明:最佳反应条件为:甲苯为溶剂,三乙胺为缚酸剂,n(3)∶n(4)=3.3∶1,于100℃反应11 h,收率62.7%;5的初始分解温度为197℃,700℃时残炭为36.7%。

硅铝炭黑在硬质PVC中的应用研究

本文主要研究硅铝炭黑(SAC)在硬质聚氯乙烯中的应用,这种新型填料的基本性能比CaCO_(?)好,可作为PVC硬制品的填充剂。

白炭黑/炭黑并用与炭-硅双相填料对NR胎面胶性能的影响

研究了白炭黑/炭黑并用比对胎面胶性能的影响,并与炭-硅双相填料(CSDPF)进行了对比。结果表明,当填料总量不变时,随着白炭黑用量的增加,NR混炼胶硫化时间逐渐延长,硫化胶交联密度逐渐减小,300%定伸应力减小,拉断伸长率增大,耐磨性能下降,动态性能有所改善,压缩生热和滚动阻力均呈减小趋势。炭-硅双相填料(CSDPF)配合Si-69使用效果较好,填料-填料相互作用较弱,有效降低了滞后生热和滚动阻力,填料-橡胶相互作用较强,保证了较好的抗湿滑性和耐磨性。

活性硅铝炭黑的性能及应用

将硅铝炭黑（ＳＡＣ）进行活化改性制成活性硅铝炭黑（ＡＳＡＣ），并对ＳＡＣ和ＡＳＡＣ填充ＮＲ和ＳＢＲ胶料的硫化特性、物理性能及流变性能进行研究。结果表明，ＡＳＡＣ能明显改善ＳＡＣ的延迟硫化效应，提高填充胶料的力学性能；ＡＳＡＣ在ＮＲ中的填充补强效果接近半补强炭黑，在ＳＢＲ中的填充补强效果略优于优质陶土；ＡＳＡＣ填充ＮＲ胶料的流动性好。

核壳结构硅/多孔炭粉体的制备

以硅粉和酚醛树脂(PR)为原料,采用包混工艺制备硅/多孔炭核壳结构粉体。研究了酚醛树脂和硅粉含量以及老化温度对硅/酚醛树脂前驱体粉体形成能力的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜和能谱等手段对粉体进行表征。研究表明,当PR与乙醇的体积比小于1,Si粉与乙醇的质量比小于2,老化温度在30℃～60℃时可以制备出性能良好的前驱体粉体;硅/多孔炭核壳粉体的炭含量随着前驱体粉体酚醛树脂含量的增加而增加;硅/多孔炭核壳粉体的炭壳由酚醛树脂高温裂解形成的树脂炭构成,炭壳的孔则由树脂裂解过程中释放出的大量气体形成。

乙二醇焦油对硅铝炭黑填充的丁苯橡胶流变性能的影响及软化效果评估

研究了添加具有软化及硫化活化作用的乙二醇焦油(简称GTO)的硅铝炭黑(简称SAC)混炼胶的流变性能。结果发现,加GTO的SBR-SAC混炼胶与加液、固体古马隆一样表现出假塑性流体的流动特征,在所测试的切变速率(γ_W)范围内,流动指数n<0.6。分别加有液体古马隆和GTO胶料的n值相差不大,皆随γ_W的升高n值下降。GTO的软化效果优于液体古马隆。GTO混炼胶的b型膨胀比(B)略小于其它两软化剂胶料,挤出物表观并无明显差异。因此GTO作为橡胶的软化剂是可行的。 本次试验采用PC-1500计算机处理数据,相对所研究体系,得到一估算表观粘度η_a的数学模型,继而发现GTO的软化系数大于液体古马隆树脂。

硅铝炭黑(SAC)填充母料的研制及其在塑料中的应用

本文介绍了把一种新型的填料硅铝炭黑(SAC)与少量的载体树脂、偶联剂、分散剂及其它助剂加工制成一种填充母料,通过一系列的性能测试,证明其主要性能优于C_(?)CO_3母料及SAC直接加到塑料中。

硅铝炭黑—聚氯乙烯材料性能研究

本文研究新型补强剂硅铝炭黑填充聚氯乙烯材料的物理性能,对硅铝炭黑品种,用量,聚氯乙烯聚合度,增塑剂DOP和氯化聚乙烯改性剂等对材料性能的影响规律进行了探讨。

硅铝炭黑在硬质聚氯乙烯中的应用研究

一、前言随着PVC塑料用途的不断开发,填料的品种和用量也不断增加。尽管填料各具特点,目的都在降低制品成本。据报道,已经用作PVC的填料有碳酸钙、硅灰石、赤泥、白泥、陶土、粉煤灰等品种。我国煤矸石排放量很大。

基于硅炭黑对玄武岩纤维进行的附着改性研究

玄武岩纤维是一种新型环保的高性能纤维,由分布广泛的玄武岩进行熔融拉丝成型制备而成。近年来,玄武岩纤维的应用有了较快的增长,但纤维使用推广过程中仍有诸多局限。针对玄武岩纤维的改性处理,提出用一种新型的硅炭黑材料完成对纤维表面粗糙度的改善,拓宽玄武岩纤维在车用复合材料中的应用。