对苯二酚-甲醛碳气凝胶的制备

溶胶-凝胶法制备了高HC比(10～40,对苯二酚与催化剂(Na2CO3)的物质的量之比)的对苯二酚-甲醛有机气凝胶,并经高温碳化处理得到其碳气凝胶.借助有机气凝胶的红外光谱研究了其化学结构,说明其网孔结构形成的可能性;研究了有机气凝胶的扫描电镜图像、比表面积及孔径分布等,并得到碳化前后的一些对比数据:有机气凝胶颗粒大小30～50 nm,碳化后约为10 nm,比表面积从341.77 m2/g增大到452.75 m2/g,密度从0.170 8 g/cm3增大到0.335 6 g/cm3.

碳气凝胶作为电双层电容器电极材料的研究

研制了碳化间苯二酚－甲醛气凝胶（ＣＲＦ气凝胶），研究了它的结构、孔径分布、网络骨架上碳的存在方式及电导率等特性，探讨了它作为电化学双层电容器（ＥＤＬＣ）的电极材料的可能性。ＥＤＬＣ比传统的电解电容器能量密度高得多；其功率密度较电池有量级的提高。

竹炭比表面积影响因素的分析

选用不同种类、年龄的竹材制备竹炭，考察了炭化温度和炭化时间，以及竹材种类、年龄对竹炭的得率、比表面积等指标的影响。结果表明：竹炭得率受炭化温度和时间的影响显著，竹种之间略有差异，而与竹龄无紧密关系；竹炭比表面积主要受炭化温度和炭化时间的影响，在炭化温度800℃、炭化时间2～3h下，制得竹炭的比表面积最大。

间苯二酚-甲醛碳气凝胶粉末的性能研究

间苯二酚-甲醛有机气凝胶粉末经过高温碳化处理得到其碳气凝胶粉末。利用全自动吸附仪进行了液氮温度下有机气凝胶粉末和碳气凝胶粉末的N2吸附孔结构表征,主要研究了有机气凝胶碳化前后孔径分布的变化。并采用透射电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对粉末进行分析,结果表明,经碳化后其比表面积有较大的提高(>500m2/g),粉末粒径减小(<100nm)。

孔径分布和溶液浓度对碳气凝胶电极电吸附除盐性能的影响分析

在不同进水浓度下,采用两种比表面积相似但是孔径分布不同的碳气凝胶作为电极进行了一系列电吸附除盐平衡试验.结果表明,随着溶液浓度的变化,不同的孔径分布对碳气凝胶除盐效果影响不一样.其机理为双电层的存在,使得碳气凝胶空隙内的双电层扩散层相互叠加;同时,根据德拜定律,碳气凝胶空隙内的双电层扩散层在不同浓度溶液中厚度不同,从而使得双电层扩散层相互叠加的情况也随浓度变化而变化.这两种作用共同导致了实验结果.当溶液浓度为0.01 mo.lL-1时,选择主要孔径不小于20nm的碳气凝胶电极;当溶液浓度为0.1 mo.lL-1时,应选用主要孔径不小于10nm的材料;当溶液浓度为几mo.lL-1时,则分散层几乎消失,孔径大小对电吸附性能影响几乎不考虑.

煤液化沥青基多孔炭的制备及电化学性能研究

以煤液化沥青为炭源,以3种不同形态的SiO_2(正硅酸四乙酯、硅溶胶、纳米SiO_2)为模板,制备多孔炭,通过模板与煤液化沥青的投料比,调整多孔炭的表面结构。采用SEM、N2吸附-脱附、电化学工作站对多孔炭的微观结构和电化学性能进行了研究。结果表明:模板的类型决定多孔炭材料的孔径分布,以正硅酸四乙酯为模板的多孔炭的平均孔径为2~3nm,以硅溶胶为模板的多孔炭的平均孔径为7.8nm,以纳米SiO_2为模板的多孔炭的平均孔径为12nm。以正硅酸四乙酯为模板时,当SiO_2与煤液化沥青的投料为0.6时,多孔炭的总孔容最大,0.605cm^3/g,比表面积为789m^2/g,且表现出较好的电化学性能,在2000mA/g的电流密度下,比电容为71F/g。

炭砖性能与高炉异常侵蚀的关系研究

对使用前后的高炉炉缸炉底炭砖进行了实验室分析研究，分别测定了炭砖的透气度、微气孔分布指标，讨论了炭砖渗铁现象的形成原因。认为炭砖渗铁是高炉炭砖炉缸炉底形成异常侵蚀的一个重要原因。

黏结剂含量对碳基材料性能和结构的影响

以沥青焦、炭黑、人造石墨粉为骨料,以硫改性沥青为黏结剂,通过浆涂混合冷压炭化工艺,制备了一系列碳基体材料。考察了黏结剂含量对碳材料的物理性能和微观结构的影响。结果表明,碳材料的物理性能和微观结构与黏结剂含量有重要的关系;随黏结剂含量的增加,材料的密度和强度呈增大的趋势,而开孔率则逐渐下降;当黏结剂质量分数为44%时,材料的弯曲强度和压缩强度分别达到42.6 MPa和187 MPa;当黏结剂质量分数超过44%时,材料在炭化过程中破裂。这些变化可归因于黏结剂与骨料颗粒在热混捏和炭化过程中的相互作用机理。

添加剂对气凝胶孔径分布的影响

以稻壳灰为硅源,在适宜的凝胶形成条件下,加入不同添加剂(羟基类和酰胺类有机物),通过溶胶-凝胶、溶剂置换过程及超临界二氧化碳干燥工艺制备了硅气凝胶.结果表明,丙三醇、乙二醇添加量为15%～20%时调控作用显著,凝胶孔洞变小且分布更均匀,比表面积增大、平均孔径减小;聚乙二醇使凝胶化时间缩短,孔径分布较均匀;二甲基甲酰胺、甲酰胺调控效果最显著,所得样品孔径集中分布于20～40nm,比表面积均在750m2/g以上.聚乙烯吡咯烷酮可加快缩聚速率,使小孔比例大幅增加,网络结构致密.

直接甲醇燃料电池用碳气凝胶载铂催化剂的研究

利用溶胶—疑胶方法制备了高比表面积的碳气凝胶,利用浸渍还原法制备了Pt/碳气凝胶和Pt/C催化剂。采用BJH和TEM考察碳气凝胶的孔径分布和金属粒子的大小与分布,循环伏安曲线测试考察Pt/碳气凝胶对甲醇催化氧化性能的影响。结果表明,碳气凝胶的比表面积达到480 m2/g,孔径分布良好,催化剂金属颗粒较小,分散较好,循环伏安曲线图显示出Pt/碳气凝胶比传统的Pt/C对甲醇催化氧化性能高。

复合材料机械连接强度分析研究

针对目前高强度中模量复合材料层压板机械连接强度影响因素相关方面研究的不足,基于T800级碳纤维增强复合材料机械连接单钉单剪试验,对其孔边应力的分布以及机械连接的挤压强度,展开机械连接单钉单剪试样宽径比(试样宽度与钉孔直径之比)对连接件孔边应力分布及承载强度的影响规律的分析研究。通过基于ABAQUS的数值仿真模拟分析,对宽径比为4~8五种类型的单钉单剪机械连接件在拉伸载荷作用下孔边应力分布以及挤压强度进行了模拟对比。结果表明,复合材料单钉单剪机械连接的孔边应力分布受宽直比的影响很小,但连接强度受宽径比影响较为明显。

活性炭微孔对RO浓水中小分子有机物的吸附

为研究活性炭对反渗透（RO）浓水中溶解性有机物（DOM）的吸附效果，首先采用颗粒活性炭（GAC）、粉末活性炭（PAC）和活性炭纤维（ACF）进行吸附试验。结果表明，PAC的吸附效果最佳，当PAC投量为0．9g／L时，对RO浓水Ⅰ、Ⅱ中COD的去除率分别为54．8％和71．8％。同时研究了RO浓水中DOM的分子质量（MW）分布及新、旧PAC的孔径分布，发现RO浓水Ⅱ中以MW〈500u的DOM为主，而PAC的吸附作用以孔径〈2nm的微孔为主、孔径为2～4nm的中孔为辅，因此适于吸附RO浓水中的DOM。

碳纳米管径向尺寸对碳纳米管自支撑膜孔隙结构及通量的影响

为了探索碳纳米材料膜在水处理中应用的可能性,本实验选取4种径向尺寸的碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs),采用压力辅助过滤技术制备CNTs自支撑膜.通过对CNTs自支撑膜的平均孔径、孔径分布及截留分子量(Molecular weight Cut-Off,MWCO)等进行分析,研究了CNTs径向尺寸变化对CNTs自支撑膜孔隙结构的影响.结果表明,CNTs的径向尺寸越小,制备得到的CNTs自支撑膜越趋向于形成小孔径的膜孔,且孔径分布更加均匀,孔隙面积比越高,膜的MWCO越小.单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotube, SWNT)与多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotube, MWNT)相比,前者更容易形成膜平均孔径更小且孔径分布更均匀的CNTs自支撑膜.膜通量测定结果表明,研究制备的CNTs自支撑膜的通量属于低压膜范围,通量在230~347 L·m^-2·h^-1·bar^-1之间.其中,虽然由径向尺寸较小的CNTs所制备的CNTs自支撑膜的平均孔径更小,但由于其具有更高的孔隙面积比和更小的膜厚度,其纯水通量相对高于由大径向尺寸CNTs制备的CNTs自支撑膜.