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炭化温度对煤矸石增强泡沫炭材料力学性能的影响

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材料研究学报 2013年第1期27卷 91-96页

作者：罗炳程吴小文安宇宁施宏郭金鑫中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083

以酚醛树脂为基体前躯体,以煤矸石为添加剂,通过化学发泡、固化及炭化工艺制备煤矸石增强酚醛树脂基泡沫炭材料,采用SEM、XRD、电子万能试验机等手段对材料的形貌、物相和力学性能进行表征,研究了炭化温度对其力学性能的影响。结果表明... 详细信息

以酚醛树脂为基体前躯体,以煤矸石为添加剂,通过化学发泡、固化及炭化工艺制备煤矸石增强酚醛树脂基泡沫炭材料,采用SEM、XRD、电子万能试验机等手段对材料的形貌、物相和力学性能进行表征,研究了炭化温度对其力学性能的影响。结果表明,当炭化温度为1400℃时,泡沫炭的孔洞较为完整,呈圆形或椭圆形,当温度超过1400℃时,孔壁变得粗糙,边沿出现裂纹。当温度由1100℃升高至1250℃开始出现莫来石物相,并随着温度的进一步升高莫来石含量逐渐增多。随着温度从1100℃升高到1550℃,该泡沫炭材料的压缩强度表现出升高趋势。

关键词：无机非金属材料泡沫炭炭化温度煤矸石力学性能

炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响

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硅酸盐学报 2014年第6期42卷 773-778页

作者：朱伯铨魏国平李享成马铮魏莹武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地武汉430081 浙江自立股份有限公司浙江上虞312300 山东圣泉化工股份有限公司山东章丘250204

研究了炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响.借助于X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热仪对掺杂改性树脂炭化后的炭结构及其抗氧化性能进行了表征.结果表明：在埋炭条件下,炭化温度对掺杂改性树脂炭... 详细信息

研究了炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响.借助于X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热仪对掺杂改性树脂炭化后的炭结构及其抗氧化性能进行了表征.结果表明：在埋炭条件下,炭化温度对掺杂改性树脂炭化后的炭结构有显著影响：随炭化温度升高,掺杂改性树脂炭化后的炭结构逐渐向石墨化碳结构方向演化;当炭化温度为600℃时,掺杂物表面开始有大量碳晶须生成,晶须的直径约为50～100 nm,长度约为几百纳米,随炭化温度升高,碳晶须长径比提高,但碳晶须的产量逐渐下降;当炭化温度为1 000℃时,掺杂物表面生成大量的碳微球,碳微球的直径约为100～500 nm.与树脂炭相比,掺杂改性树脂炭化后碳产物的氧化峰值温度提高了约80℃.

关键词：酚醛树脂碳晶须炭化温度掺杂抗氧化性能

秸秆原料和炭化温度对生物质炭分子结构特征的影响研究

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秸秆原料和炭化温度对生物质炭分子结构特征的影响研究

作者：何逸婷南京农业大学

学位级别：硕士

集约化农业满足了日益增长的食物需求,但土地利用的强度越来越高,导致土壤退化愈发严重,尤其是土壤有机质损失巨大,从而影响土壤健康,反过来制约农业生产的可持续性。与此同时,每年农业废弃物的产生量日益增多,因此找到一个环境友好的... 详细信息

集约化农业满足了日益增长的食物需求,但土地利用的强度越来越高,导致土壤退化愈发严重,尤其是土壤有机质损失巨大,从而影响土壤健康,反过来制约农业生产的可持续性。与此同时,每年农业废弃物的产生量日益增多,因此找到一个环境友好的农业废弃物资源化利用方式十分必要。农业废弃物的热解炭化被证明是实现固碳减排和土壤增效的新型技术,已经得到越来越广泛的推广。但是,不同的秸秆类型和热解温度如何影响生物质炭的化学性质和有机组分,尚没有系统的认识。本研究选用了江苏东海的小麦、水稻和玉米3种主要作物秸秆,分别在350℃、450℃和550℃条件下限氧热解炭化,分别制得小麦秸秆生物质炭（WB350、WB450和WB550）、水稻秸秆生物质炭（RB350、RB450和RB550）和玉米秸秆生物质炭（CB350、CB450和CB550）,探究炭化温度和秸秆原料对生物质炭的化学性质和分子结构的影响。采用常规农化分析方法分析生物质炭的基本化学性质,并采用传统碱提取法将生物质炭分离为可提取有机组分（Extractable biochar organic matter,e BOM）和残余组分（Residue biochar components）。主要研究结果如下:（1）当炭化温度从350℃升至550℃时,生物质炭的p H值、灰分含量和C/N比升高,营养元素含量大体呈增加的趋势。相反,生物质炭的产率和全氮（TN）含量则随着炭化温度的升高而逐渐降低,RB和CB的CEC值随温度的升高而降低。残余组分的全碳（TC）含量随温度的升高而升高,TN含量则呈相反的趋势。与炭化温度相比,原料对生物质炭的化学性质的影响较小。不同原料制备的生物质炭其化学性质的差异主要是因为秸秆的元素组成和含量不同,具体表现为:炭化温度为350℃和550℃时,WB的p H值最大;炭化温度为350℃和550℃时,RB的灰分含量最大;CB的CEC值和TN最高,WB的TC含量最高;炭化温度为350℃和450℃时,WB的Al含量最高;在450℃的炭化温度下WB中的Fe含量最高;在550℃的炭化温度下的CB中Fe含量最高。由于提取剂Na OH中Na的残留,三种残余组分中的Na呈显著升高的趋势,残余组分中其余养分元素的含量与生物质全炭相比,均有所减少。（2）FTIR和C-NMR对生物质炭及其残余组分的分析结果表明增高温度会导致脂肪族官能团的损失并促进生物质炭及其残余组分的缩合反应,提高生物质炭及其残余组分的芳香性和稳定性。其中FTIR的结果表明,温度越高,三种生物质炭由于发生脱水和脱羧反应,-OH、脂肪族C-H、C=O和-COOH含量减少。C-NMR的结果也表明了随着温度的升高,三种生物质炭中脂肪族C（烷基碳、烷氧碳和羧基碳）的含量降低,芳香族C的含量增加。三种秸秆残余组分中的红外光谱图主要观察到-CH、芳香族C-H和-OH的吸收峰,其余吸收峰基本消失,且芳香族C-H的吸收峰强度也随着温度的升高而增强。从原料的类型来看,在550℃的炭化温度下,RB含有更多的Si-O和-CH,在350℃的炭化温度下,RB中烷基碳相对含量最多,CB中烷氧碳相对含量最多。在三种炭化温度下,CB的羧基碳相对含量最多。在550℃的炭化温度下,RRB550的-OH吸收峰强度明显强于RWB550和RCB550,而RWB550和RCB550的-CH和芳香族C-H的吸收峰强度明显强于RRB550。（3）随着炭化温度的升高,三种生物质炭及其残余组分经历了去甲基化,极性官能团逐渐消失,芳香化合物逐渐增多,含H和含O化合物逐渐降解。随着炭化温度越高,生物质炭中烷烃、醚类、酚类和杂环氮化合物等稳定型化合物增多,而酰胺、有机胺、酯类和醇类等不稳定型化合物减少。与生物质全炭相比,三种生物质炭残余组分的烷烃含量增多,有机氮化合物含量减少。

关键词：作物秸秆炭化温度生物质炭化学结构

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炭化温度对柠条生物炭结构和性能的影响

太阳能学报 2021年第12期42卷 297-303页

作者：吴晓东邢泽炳谷晓霞张瑞卿山西农业大学工学院晋中030801 山西农业大学实验教学中心晋中030801

为了解炭化温度对柠条生物炭性能的影响,将柠条分别在300、400、500和600℃条件下热解制备生物炭(炭化1 h),测定柠条生物炭的炭得率、工业组成、比表面积等基本特征,并通过红外光谱、元素分析等方法分析生物炭的组成,基于低温氮气吸附... 详细信息

为了解炭化温度对柠条生物炭性能的影响,将柠条分别在300、400、500和600℃条件下热解制备生物炭(炭化1 h),测定柠条生物炭的炭得率、工业组成、比表面积等基本特征,并通过红外光谱、元素分析等方法分析生物炭的组成,基于低温氮气吸附对柠条生物炭进行孔结构分析,并利用FHH模型进行孔隙分形维数计算。研究结果表明,随着炭化温度的升高,柠条生物炭的炭得率、挥发分、C含量均逐渐增大,极性减弱,芳香性增强,而工业组成中的固定碳、灰分则不断增大;当炭化温度从300℃升至600℃时,生物炭的比表面积和总孔容分别由1.2903 m^(2)/g和0.0045 cm^(3)/g逐渐增至146.5849 m^(2)/g和0.1030 cm^(3)/g。此外,随着炭化温度的升高,柠条生物炭的表面官能团种类逐渐减少,而且在不同炭化温度下制备的柠条生物炭的分形维数D满足2≤D≤3,可较好地表征孔隙结构的复杂性和不均匀性。

关键词：生物炭炭化温度孔隙结构表面分维 FHH方程柠条

炭化温度对酚醛树脂基活性炭孔结构及电化学性能的影响研究

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功能材料 2009年第12期40卷 2023-2026页

作者：夏笑虹刘洪波陈杰石磊何月德湖南大学材料科学与工程学院湖南长沙410082

以酚醛树脂为炭前驱体,KOH作活化剂,通过调节炭化温度在相同活化条件下制备了具有不同孔隙结构的活性炭材料。N2吸附测试表明随着炭化温度降低,活性炭材料比表面积先增大后减小,孔容则不断增大。其中,550℃炭化样品与KOH反应活性最佳,... 详细信息

以酚醛树脂为炭前驱体,KOH作活化剂,通过调节炭化温度在相同活化条件下制备了具有不同孔隙结构的活性炭材料。N2吸附测试表明随着炭化温度降低,活性炭材料比表面积先增大后减小,孔容则不断增大。其中,550℃炭化样品与KOH反应活性最佳,可制得比表面积为2983m2/g,总孔容为1.58cm3/g,中孔孔容达到0.59cm3/g的活性炭材料。采用直流充放电法、交流阻抗法和循环伏安法测定以上述多孔炭为电极材料的双电层电容器的电化学性能,结果表明,PF550活性炭材料电容性能最佳,在有机电解液中100mA/g充放电时,比电容达到160F/g,电流密度增大50倍容量保持率达到82%,显示出良好的功率特性;活性炭材料中存在一定比例的中孔不仅可以改善电极材料的功率特性,而且可以提高微孔的利用率。

关键词：酚醛树脂炭化温度孔结构电化学性能

炭化温度对烟杆基活性炭孔结构及电化学性能的影响研究

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化学学报 2011年第21期69卷 2627-2631页

作者：夏笑虹石磊何月德杨丽刘洪波湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

以烟杆为原料,氢氧化钾为活化剂,通过调节炭化温度(500～800℃温度范围)在相同活化条件下制备了具有不同孔隙结构的活性炭材料.N2吸附测试表明随着炭化温度降低,活性炭的比表面积和总孔容先增大后减小,中孔比表面积和平均孔径却一直增大... 详细信息

以烟杆为原料,氢氧化钾为活化剂,通过调节炭化温度(500～800℃温度范围)在相同活化条件下制备了具有不同孔隙结构的活性炭材料.N2吸附测试表明随着炭化温度降低,活性炭的比表面积和总孔容先增大后减小,中孔比表面积和平均孔径却一直增大.其中600℃炭化样品经KOH活化后可制得比表面积为3333 m2?g-1,总孔容为2.47 cm3?g-1,中孔孔容达2.11 cm3?g-1的高中孔率高比表面积活性炭材料.采用直流充放电法、交流阻抗法和循环伏安法测定上述多孔炭为电极材料的双电层电容器的电化学性能,结果表明:炭化温度不同的烟杆基活性炭电极均表现出良好的功率特性,充放电流增大50倍,容量保持率均在80%左右,其中TS-AC-600活性炭电极在有机电解液中1 mA?cm-2充放电时,比电容达到190 F?g-1.较高的中孔率和较大的平均孔径使得烟杆基活性炭电极具有良好的高倍率充放电性能.

关键词：活性炭烟杆炭化温度孔结构电化学性能

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炭化温度对层状结构受电弓滑板性能的影响

功能材料 2011年第9期42卷 1635-1638页

作者：卢文博王成国袁华陈旸山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室山东济南250061 山东大学碳纤维工程技术研究中心山东济南250061

研究了不同的炭化温度对层状结构受电弓滑板性能的影响。将受电弓滑板在400、600、800℃的氮气气氛中进行热处理,通过测试受电弓滑板的密度、耐温性、导电性、抗冲击性和耐磨性能,讨论了炭化温度对其性能的影响;利用SEM观察磨损表面,分... 详细信息

研究了不同的炭化温度对层状结构受电弓滑板性能的影响。将受电弓滑板在400、600、800℃的氮气气氛中进行热处理,通过测试受电弓滑板的密度、耐温性、导电性、抗冲击性和耐磨性能,讨论了炭化温度对其性能的影响;利用SEM观察磨损表面,分析磨损机理。结果表明层状结构受电弓滑板的密度随炭化温度的升高而减小;当炭化温度高于600℃时,受电弓滑板表现出良好的耐温性。炭化提高了材料的导电性,但冲击强度和耐磨性随炭化温度的升高而降低;炭化温度较低时,受电弓滑板的磨损机制为粘着磨损为主,当炭化温度较高时,磨粒磨损和粘着磨损成为主要的磨损形式;确定最佳炭化温度为600℃,该温度下炭化处理后具有较好的综合性能,符合TB/T 1842.2-2002标准的相关规定。

关键词：炭化温度受电弓滑板酚醛树脂耐温性粘着磨损磨粒磨损

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炭化温度对高炉喷吹用竹炭微观结构的影响

钢铁研究学报 2018年第7期30卷 515-522页

作者：徐润生郑恒王炜姜曦刘全国薛正良武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学湖北省冶金二次资源工程技术研究中心湖北武汉430081 中国金属学会新技术推广应用办公室北京100711 湖北省计量测试技术研究院随州分院湖北随州441300

为了研究炭化温度对高炉喷吹用竹炭微观结构的影响,采用元素分析仪、红外光谱、XRD、拉曼、扫描电镜等先进的表征手段解析了不同炭化温度条件下竹炭的化学成分、官能团、微晶结构、石墨化结构以及微观形貌特征。研究结果表明,随着炭化... 详细信息

为了研究炭化温度对高炉喷吹用竹炭微观结构的影响,采用元素分析仪、红外光谱、XRD、拉曼、扫描电镜等先进的表征手段解析了不同炭化温度条件下竹炭的化学成分、官能团、微晶结构、石墨化结构以及微观形貌特征。研究结果表明,随着炭化温度的增加,竹炭的挥发分大幅降低,固定碳大幅增加,H和O元素含量逐渐减少。炭化温度高于500℃后,竹炭基本完成了含氧官能团和不饱和侧链的分解。随着炭化温度的升高,竹炭的芳香微晶逐渐长大,碳基质有序化程度逐渐变好,竹炭的空心管壁逐渐产生微孔。此外,炭化温度高于500℃后,竹炭的空心管壁发生破碎、坍塌,有助于降低其机械强度,改善竹炭的可磨性。

关键词：竹炭炭化温度官能团微晶结构石墨化结构

二次炭化温度对热压型煤力学性质及微观结构影响的试验研究

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岩土力学 2021年第5期42卷 1221-1229,1244页

作者：彭守建王瑞芳许江甘青青蔡果良重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学资源与安全学院重庆400044

为了使型煤试件与原煤的性质更加接近,提高相关物理模拟试验研究与工程实际的吻合度,通过改变温度条件制备二次炭化热压型煤,对其单轴压缩力学特性、渗流特性及微观结构进行了测试分析,考察温度对二次炭化热压型煤力学性质及微观结构特... 详细信息

为了使型煤试件与原煤的性质更加接近,提高相关物理模拟试验研究与工程实际的吻合度,通过改变温度条件制备二次炭化热压型煤,对其单轴压缩力学特性、渗流特性及微观结构进行了测试分析,考察温度对二次炭化热压型煤力学性质及微观结构特性的影响。结果表明:(1)随着炭化温度升高,二次炭化热压型煤试件的单轴抗压强度表现出先升高后降低的趋势,在300℃炭化温度条件下其单轴抗压强度与原煤较为接近;(2)在三轴压缩条件下,二次炭化热压型煤试件的渗透率随轴压增大呈现先减小后增大的演化规律,其初始渗透率和最小渗透率均随着炭化温度升高而增大;(3)二次炭化热压型煤与原煤在FT-IR有机官能团测试中的特征峰位置基本保持一致,但所对应的特征峰强度有所差异,且在300℃和450℃炭化温度条件下二次炭化热压型煤红外谱图的官能团响应与原煤最为接近;(4)二次炭化热压型煤相较于原煤,其孔径分布更为均匀,微孔占比少,比表面积小,且随着炭化温度升高,二次炭化热压型煤的平均孔径和比表面积呈现先降后增的趋势,并在300℃炭化温度条件下其孔径和比表面积相对最小。研究成果可为二次炭化热压型煤成型条件优化及二次炭化型煤力学特性研究提供参考。

关键词：型煤二次炭化炭化温度力学性质渗流特性