碳化钙骨架碳负极材料的制备及电化学性能

以碳化钙为原料、新鲜氯气为刻蚀剂，在400～700℃范围内制备碳化钙骨架碳作为锂离子电池新型负极材料。用X射线衍射（XRO）、扫描电镜（SEM）、氮气吸附实验、恒流充放电、交流阻抗（EIS）等对碳化钙骨架负极材料进行表征及电化学性能测试，并探讨制备温度对碳化钙骨架碳结构和电化学性能的影响。结果表明：所有温度下制备的碳化钙骨架碳均为无定形碳材料，但随着制备温度的升高，材料出现部分石墨化倾向；600℃制备的碳化钙骨架碳具有良好的电化学性能，在0．1C充放电时，首次放电比容量为890．9mA·h／g，可逆容量为335．4mA·h／g，循环30次后的可逆容量为266．8mA·h／g。

新型多孔碳材料——碳化物骨架碳

碳化物骨架碳是近年来开发的一种具有纳米结构的新型多孔碳骨架材料。该材料以多种碳化物为前驱体,在150—1650℃用卤素、超临界水蒸气或刻蚀剂于低压或真空下将碳化物中的非碳原子移出,在原子水平调控碳化物骨架碳结构。该材料具有成本低、比表面积大、孔径分布窄且精确可调等特点。本文介绍了不同碳化物前驱体制备骨架碳的工艺及骨架碳的孔隙率、比表面积和孔径分布等性质,并讨论了碳化物骨架碳在储氢、超级电容器和摩擦磨损等领域的应用。

基于碳纤维骨架的岭南历史建筑灰塑修缮新技术

灰塑作为岭南地区的瑰宝,对于民间传统文化传承有着重要意义。针对目前许多岭南历史建筑保护不当,灰塑构件损毁程度较为严重问题,通过创新研发V形、L形、固定支架码、挂翼固定支架和连接件等碳素纤维灰塑骨架构件,解决了传统金属骨架制作成型时间长、易腐蚀等难题,有效增强了灰塑的稳定性和耐久性。同时,结合三维扫描、红外成像及传统工艺技术修缮,确保原有结构受损最小。

超级电容器用碳化物骨架碳/导电聚合物复合材料的研究进展

碳化物骨架碳是近年来开发的一种具有纳米结构的新型多孔碳材料。由于该材料比表面积大、孔径大小可调、表面化学结构稳定以及成本较低等优点,被认为是超级电容器的理想电极材料之一。骨架碳材料与金属氧化物的复合,或者与导电聚合物的复合,能够将双电层电容与法拉第电容结合,既可提高超级电容器的比电容,改变其充放电电压,又可以提高其循环性能。本文综述了近年来各种碳化物骨架碳材料与导电聚合物的复合材料研究进展,认为骨架碳与导电聚合物的复合材料是一类新型超级电容器电极材料,并讨论了该复合材料在新能源领域的发展前景。

双环化反应构建碳环骨架研究

串联会聚性、成环连续性、成键有效性是双环化反应的显著特点,该类反应是高效构建碳环、氮杂环、氧杂环等骨架的常用方法,通过芳构化、偶联、环化等过程,可以构建茚、萘、环庚烯并环己烯酮等碳环骨架。

镍、氮共修饰的多孔碳纳米片骨架材料的制备及储锂性能研究

以聚丙烯酰胺、氯化钠、尿素和乙酸镍作为原料,通过常温搅拌混合、煅烧和水洗得到镍、氮共修饰的多孔碳纳米片骨架材料。采用XRD、Raman、TG、SEM、TEM、XPS和N 2吸脱附测试对样品进行结构分析,并测试了其作为锂离子电池负极的充放电电压曲线、循环性能和倍率性能。实验结果表明:镍、氮共修饰的多孔碳纳米片骨架材料的充放电曲线与经典的碳基材料类似,但循环性能和倍率性能较好,在1 A·g^(-1)电流密度下循环320圈后仍可以保留334 mAh·g^(-1)的可逆容量。镍、氮共修饰的多孔碳纳米片骨架材料可以被作为取代石墨负极的一种潜在选择。

碳化钙骨架碳的N,O功能化及其电化学性能

以碳化钙为前驱体,新鲜制备的高活性氯气为刻蚀剂,采用低温一步合成法制备了多孔结构的碳化钙骨架碳(CCDC).将CCDC用硝酸进行氧化处理后,在氩气保护下,分别用尿素、三聚氰胺在950℃下碳化,制备出富氮功能化的CCDC.采用红外光谱、扫描电镜、元素分析等手段对材料进行物理表征,发现功能化的CCDC有明显的氮、氧官能团存在,极大地改善了CCDC的结构和表面活性.将功能化的CCDC作电极材料并组装成超级电容器进行循环伏安、恒流充放电、循环寿命等电化学性能测试.结果表明,经硝酸、尿素、三聚氰胺处理后的CCDC电极,在1mol/LH2SO4中比电容分别达到181.5,210.8和225.4F·g-1,比处理前分别增长了17.3%,36.3%和45.7%,且循环5000次后,容量几乎没有衰减.

碳骨架气相色谱法测定纺织助剂中短链氯化石蜡

研究碳骨架气相色谱测定纺织助剂中短链氯化石蜡的方法。短链氯化石蜡在钯催化剂作用下发生脱氯氢化被还原成相应的烷烃,重点研究了催化氢化效率的影响因素,采用外标法定量纺织助剂中短链氯化石蜡总量。针对成分复杂的纺织助剂,建立了浓硫酸磺化和弗罗里硅土小柱净化的样品前处理方法。结果表明：该方法定量限为20mg/kg,平均加标回收率在81.9%~92.8%,相对标准偏差（RSD）小于5%。

一种具有氟碳骨架的阴离子交换膜的制备

本文报导了以全氟羧酸阳离子交称膜为起始原料,通过化学转变,合成由四氟乙烯骨架和具有季铵基末端基侧链组成的全氟阴离子交换膜的过程。膜的转变先后经历了酯化,酞胺化、胺化等数步反应,最终合成了末端基为季铵基氯型的阴离子膜。各步反应的中间产物和最终产物由红外光谱和元素分析结果得到鉴定,并由元素分析结果计算各步反应的转化率,各步反应的中间产物及最终产物都具有良好热稳定性。

有机化学中碳骨架的构建反应综述

综述了基础有机化学中碳骨架的构建反应，包括碳链增长、减短、异构、成环等形式。希望对从事精细有机合成工作的技术人员能有帮助，也希望有助于化学化工类专业学生更好的掌握碳骨架的构建技术。

碳骨架扩张粗化工艺的研究

通过扫描电镜、红外分析、容重法和万能材料拉伸试验机等分析测试手段,研究了碳骨架的扩张粗化工艺。探讨了过硫酸铵的质量浓度、硫酸的体积分数对碳骨架的表面形貌、多孔镍的表面形貌、亲水官能团的组成、容重及压缩性能等的影响。碳骨架扩张粗化的最优工艺参数为:过硫酸铵200g/L,硫酸100mL/L,扩张粗化时间40min。

碳骨架氨基磺酸盐镀镍的研究

在扩张粗化后的碳骨架上进行氨基磺酸盐镀镍。采用SEM观察了多孔镍的表面形貌及断口形貌,并测试了多孔镍的孔隙率和压缩性能。碳骨架氨基磺酸盐镀镍的最佳工艺为:氨基磺酸镍550g/L,硼酸30g/L,十二烷基硫酸钠0.2g/L,阳极活化剂5 g/L,光亮剂2g/L,电流密度8A/dm^2,时间8h。所得多孔镍的抗压强度为6.50MPa,弹性模量为0.134GPa,孔隙率为82.7%。

多孔碳包覆纳米锗负极材料的制备及其电化学性能

采用高温辅助溶胶凝胶法,改变煅烧温度(750、800和850℃)制备多孔碳骨架包覆纳米锗颗粒的蜂窝状锗碳(Ge/C)复合材料。通过X线衍射仪(XRD)、X线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N_(2)吸附脱附仪以及电化学测试等手段对不同样品进行表征分析并测试电化学性能。结果表明:800℃煅烧制得的Ge/C复合材料在电流密度为0.1 A/g时,首次放电比容量达到1255.6 mA·h/g,经100次循环后比容量仍稳定在625.4 mA·h/g,电化学性能良好。多孔结构避免了Ge的团聚,同时提供空间缓冲弱化了Ge的体积膨胀,保证了材料结构的完整性。此外,多孔结构成为离子传输的高速通道,减小了离子的扩散距离。三维碳骨架提供了电子导电路径,提高了材料整体的导电性。

碳骨架上改进的瓦特镀液体系制备多孔镍层

通过扫描电镜、能谱仪、孔隙率测试和万能材料拉伸试验机对改进的瓦特镀液体系制备的多孔镍层的形貌、成分、孔隙率和压缩性能进行了研究,确定了改进的瓦特镀液配方及工艺条件。结果表明:制备的多孔镍层的孔隙是五边形窗体所组成的空间十二面体结构单元在三维空间的拓扑分布,多孔镍层表面平整、光洁,孔隙率为85%~90%,成分为纯镍。最优配方制备的多孔镍层的抗压强度为1.74MPa,弹性模量为0.054GPa。

碳青霉烯骨架的合成研究

目的研究一条适合工业化生产的碳青霉烯母环骨架(1)新合成路线。方法以(3S,4R)-4-乙酰氧基-3-[(1R)-(叔丁基二甲硅氧基)乙基]氮杂环丁烷-2-酮(简称4-AA)为起始原料,与自制的一种手性辅助剂在锌粉催化下,经Reformatsky反应、水解、引入β-羰基酯结构、脱保护、环合,经氯磷酸二苯酯活化得1。优化关键工艺的参数,经MS、GC-MS和1H NMR确证中间体及目标化合物。结果与结论合成总收率达19.9%。该路线经工艺改进后反应条件温和,操作简便,适合工业化生产。

玉米秸秆生物炭和碳骨架的制备及对农田土壤CO2排放的影响

为探明生物炭对黄土高原石灰性农田土壤CO2排放的影响及机理,于400、600和800℃条件下制备玉米秸秆生物炭(BC),并采用热水浸提法制备碳骨架(BS)。在分析材料基本性质的基础上,将其分别按质量比1%和2%与土壤充分混匀,开展为期50 d的室内静态土壤培养实验。结果表明,随着热解温度的升高(从400℃上升到800℃),玉米秸秆生物炭和碳骨架的pH值和总碱性含氧官能团含量显著增加,而溶解性有机碳(DOC)含量、易氧化有机碳(ROC)含量和总酸性含氧官能团含量则显著降低(P<0.05)。碳骨架DOC和ROC含量均显著低于同一热解温度条件下制得的生物炭(P<0.05)。随着添加材料(生物炭或碳骨架)热解温度的升高,各处理CO2累积排放量呈降低趋势,且添加生物炭处理的CO2累积排放量高于添加碳骨架处理,尤其是BC-2%处理CO2累积排放量显著高于BS-1%处理(P<0.05)。在整个培养过程中,培养体系的DOC和ROC含量均呈降低趋势,但DOC含量降低幅度(87.90%~89.18%)大于ROC含量(19.29%~38.49%);培养过程中400、600和800℃处理DOC和ROC含量均呈BC-2%>BC-1%/BS-2%>BS-1%>对照趋势。在添加生物炭或碳骨架处理中,与ROC含量相比,DOC含量对CO2排放变化的解释程度更高,且达到显著水平(P<0.01)。DOC和ROC含量均是影响黄土高原石灰性农田土壤CO2排放的重要因素,但相比较而言,DOC含量的影响更加显著。

生物炭及其碳骨架对微生物去除水中低浓度硝酸盐的影响

为探究生物炭及其碳骨架对反硝化过程及N_(2)O排放的影响,以稻壳生物炭(BC)为例,通过水洗法制备碳骨架(WBC)和浸提液(BCE),并富集筛选厌氧反硝化细菌(DB),然后分别在BC、WBC或BCE存在条件下,开展DB去除模拟废水中低浓度硝酸盐(约10 mg·L^(-1))的室内培养试验,探究培养过程中模拟废水N_(2)O和N_(2)O+N_(2)排放速率、理化指标及硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性的动态变化。结果表明,模拟废水N_(2)O排放完全通过微生物途径产生。DB处理反硝化速率(N_(2)O+N_(2)排放速率)峰值(以N计)在培养48 h时出现,而DB+BC处理反硝化速率峰值在36 h时出现,DB+WBC处理反硝化速率峰值甚至在24 h时出现,且DB+BC和DB+WBC处理峰值(分别为44087.79和46826.27 ng·h^(-1))均明显高于DB处理(38097.45 ng·h^(-1))。与DB处理相比,DB+BC和DB+WBC处理N_(2)O+N_(2)累积排放量分别增加30.17%和2.86%,N_(2)O累积排放量分别减少83.04%和74.52%,表明生物炭及其碳骨架均能提高反硝化速率,并促进N_(2)O还原。与DB+BC处理相比,DB+WBC处理N_(2)O+N_(2)累积排放量减少20.98%,表明碳骨架的反硝化促进作用不及生物炭,但碳骨架的电导结构在反硝化过程中仍起主要作用。

Sarsolilide A的合成研究——十四元碳环骨架的构建

在对目标分子SarsolilideA的全合成研究工作中 ,从香叶醇和异丁醛出发 ,分别制备了醛前体 11和磷酸酯前体 18,并以分子间HWE反应实现了两个前体的联接 .利用Sharpless不对称双羟化反应区域选择性地引入了化合物 2 0中的 7,8位双羟基 .经多步转化制得关环前体 5 .利用低价钛参与的McMurry反应实现了十四元西松烷碳环的闭合 ,从而完成了关键中间体化合物 2 3的合成 .

有机碳多孔骨架结构对叠氮化钠热分解的影响

通过DSC TG热分析方法,对单组分聚氨酯和硼改性酚醛树脂两种多碳有机物对叠氮化钠气体发生剂的热分解动力学特性进行了研究。单组分聚氨酯降低了叠氮化钠热分解温度37℃,对叠氮化钠热分解温度影响较小;硼改性酚醛树脂降低了叠氮化钠热分解温度56℃,促进了叠氮化钠热分解。利用ASTM E698法和Ozawa法计算多组分混合物体系活化能,结果发现,单组分聚氨酯混合物体系表观活化能分别为385、397 kJ/mol;硼改性酚醛树脂混合物体系表观活化能分别为275、286 kJ/mol,两种方法计算结果较一致。与纯叠氮化钠热分解活化能值163 kJ/mol相比,硼改性酚醛树脂和单组分聚氨酯都提高了叠氮化钠热分解表观活化能,使叠氮化钠性能更稳定,达到热分解所需能量更高。

Fe_3O_4/TiO_2@生物碳骨架复合材料的一步法制备及UV-Fenton催化性能

以玉米秸秆为生物模板,经铁盐和钛盐溶液浸渍后煅烧,制备了新型Fe_3O_4/TiO_2分层介孔玉米秸秆碳骨架复合材料(Fe_3O_4/TiO_2@MSC),并研究了其多相UV-Fenton体系降解四环素的效能.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对合成的催化剂进行了表征.结果表明,Fe_3O_4/TiO_2@MSC保留了玉米秸秆的分级多孔形态,纳米Fe_3O_4和TiO_2在MSC表面生长,秸秆碳作为骨架提高了纳米Fe_3O_4的分散性,防止其团聚,提高了催化剂的稳定性,并且能够增加材料的比表面积和活性点位,进而增强对UV-Fenton体系的催化活性. TiO_2光催化和多相Fenton体系的协同作用促进了Fe(Ⅲ)向Fe(Ⅱ)转化.催化性能研究结果表明,在相同条件下,Fe_3O_4/TiO_2@MSC催化的多相UV-Fenton体系盐酸四环素(TCH)降解效率在反应40 min后达到99. 8%,远高于Fe_3O_4@MSC+H2O_2(30%),UV+H2O_2(73%)、UV+Fe_3O_4@MSC+H2O_2(89. 1%)和UV+Fe_3O_4/TiO_2+H2O_2(89. 2%)体系,并且该体系在中性甚至碱性条件下均能达到满意的TCH去除效果.