中间相沥青及其应用研究进展

中间相沥青的各种优异性能使其成为制备许多高级功能炭材料的优质前体,并在高新材料领域得到越来越多的重视。简述了国内外中间相沥青的发展历程,介绍了其性质、形成机理以及几种中间相沥青基炭素材料的研究现状,并展望了中间相沥青的潜在应用及发展方向。

泡沫炭的研究进展

介绍了泡沫炭的基本性质及制备方法:泡沫炭是一种性能优异、用途广泛的新型炭材料;不同的制备原料和方法所得泡沫炭的结构和性能也有所不同。通常用于制备泡沫炭的原料包括有机聚合物、中间相沥青以及煤和煤系物。重点阐述了以煤和煤系物作为前体制备泡沫炭的相关工作,综述了泡沫炭的结构、性能及近年来国内外的研究进展,并对其潜在的应用和发展趋势做了初步总结。

模板法煤沥青基中孔炭的制备及其电化学性能

以煤沥青质为碳源,气相法二氧化硅为模板,制备中孔炭(Mesoporous carbon,MC),通过CO2活化调变其表面结构。用TEM、N2吸附、电化学工作站及Land电池测试系统等对产品炭的微观结构及电化学性能进行研究。结果表明:在活化温度900℃、CO2气流量100mL/min条件下,随着活化时间的增加,炭产品的BET比表面积、微孔孔容均呈增加趋势。在活化时间为150min时,产品炭的BET比表面积可达1360m2/g,比活化前的比表面积提高了约88%。产品炭作为超级电容器电极材料表现出良好的电化学性能,活化时间为120min的样品,在1000mA/g的电流密度下,材料的质量比电容为135F/g,10000次充放电循环后,比电容值保持率高达93%。

基于预沥青烯的有序结构中孔炭及其电化学性能

以预沥青烯为碳源、SBA-15为模板,采用模板法合成了结构有序的中孔炭材料。用XRD、TEM、N2吸附和电化学工作站等对中孔炭的微观结构及电化学性能进行了研究。结果表明,以预沥青烯为碳源合成的炭材料具有高度有序的二维六方孔道和一定的石墨化程度,它反转复制了模板SBA-15的结构。中孔炭的比表面积为542m2.g-1,孔容为0.479cm3.g-1,孔径呈单峰分布,集中在3.5nm左右。这种预沥青烯基中孔炭作为电化学电容器电极材料,显示出良好的性能,在1mA的电流强度下其单电极质量比电容高达310F.g-1。

模板预处理对泡沫炭结构的影响

以聚氨酯泡沫为模板,糠醇为碳源,采用模板法制得块状泡沫炭材料,扫描电镜(SEM)观察发现:产品是由大孔组成的、具有网状结构的多孔材料。研究了不同炭化终温对产品形貌、残炭率和体积收缩率的影响;考察了对模板聚氨酯泡沫进行NaOH水解预处理的条件,即水解时间、水解温度和碱液浓度对模板及产品结构的影响。结果表明,模板的预处理去除了聚氨酯泡沫闭孔上的隔膜,提高了泡沫的浸渍能力,制得了具有更高开孔率、残炭率以及体密度的产品,说明模板预处理是改善产品结构和性能的有效手段。