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一维纳米碳在碳基体上生长的研究进展

材料导报（纳米与新材料专辑） 2009年第1期23卷 131-134,141页

作者：张方振黄正宏许德平康飞宇中国矿业大学化学与环境工程系北京100083 清华大学材料科学与工程系北京100084

综述了采用化学气相沉积法在各种碳质基体上生长一维纳米碳的制备方法，阐述了基体的预处理、催化剂、碳源、生长温度等各种因素对产物的影响，简要介绍了在碳基体上生长一维纳米碳的性能和应用。

关键词：一维纳米碳碳基体生长

碳基体种类对C/C复合材料抗烧蚀性能的影响

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碳基体种类对C/C复合材料抗烧蚀性能的影响

超结构纳米晶/双掺杂介孔碳复合负极的制备及储钠性能研究

第十二届全国复合材料学术会议

作者：冉宏星崔红郝志彪李瑞珍周绍建张祎苏君明中国航天科技集团四院四十三所

本文利用电弧驻点烧蚀实验考察了三种具有不同碳基体的毡基C/C复合材料的抗烧蚀性能。研究结果表明:本次实验中的沥青碳基体C/C试样的烧蚀率最高,抗烧蚀性能最差;具有热解碳—树脂碳混合碳基体C/C试样的抗烧蚀性能最佳,其线烧蚀率比沥... 详细信息

本文利用电弧驻点烧蚀实验考察了三种具有不同碳基体的毡基C/C复合材料的抗烧蚀性能。研究结果表明:本次实验中的沥青碳基体C/C试样的烧蚀率最高,抗烧蚀性能最差;具有热解碳—树脂碳混合碳基体C/C试样的抗烧蚀性能最佳,其线烧蚀率比沥青碳基体C/C低56%;热解碳基体C/C试样在密度低5%的情况下,其线烧蚀率却比沥青碳基体C/C试样低14%,表现出更好的抗烧蚀性能;经封孔处理的沥青碳基体C/C试样在密度

关键词： C/C复合材料碳基体抗烧蚀驻点烧蚀

来源： cnki会议评论

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超结构纳米晶/双掺杂介孔碳复合负极的制备及储钠性能研究

作者：张子路桂林理工大学

学位级别：硕士

随着科技的进步和社会的快速发展,对于新型能源电池的要求也越来越高。由于锂资源的匮乏及开采条件苛刻迫使研究人员研发新型高性能电池。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似,丰富而廉价的钠资源使其成为首选。然而,传统的负极材料... 详细信息

随着科技的进步和社会的快速发展,对于新型能源电池的要求也越来越高。由于锂资源的匮乏及开采条件苛刻迫使研究人员研发新型高性能电池。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似,丰富而廉价的钠资源使其成为首选。然而,传统的负极材料严重阻碍了钠离子电池的发展。二维材料具有比表面积大、活性位点丰富等特点,满足钠离子电池负极材料的要求。而二维有序超结构由于其有趣的特性和潜在的应用而引起了相当大的关注,然而设计具有优异电化学性能的理想功能超结构仍然是一项重大挑战,对其电极构效关系的深入了解仍有待解决。其中MXene其丰富的表面官能团和层状结构也是构建有机/无机复合材料的理想候选材料。此外,六次甲基四胺(HMT)具有作为配体的优势明显,可以形成二维超分子结构。为了阐明这一关键问题,我们首次使用受限空间和表面共组装策略使用MXene和HMT合理地设计和合成了一种新型的超结构二氧化钛/双掺杂介孔碳负极。本文取得下列主要成果:(1)使用LiF/HCl混合溶液对TiAlC进行刻蚀得到少层MXene。硝酸锌和HMT按照一定比例合成Zn-HMT,通过高温热解蒸发还原锌得到比表面积高达436.09 m/g的N,O双掺杂介孔碳。(2)依靠少层MXene较大的层间距及其带负电荷的表面,允许HMT插层和表面静电吸附。通过受限碳前驱体的热分解,成功组装了超结构化的TiO/双掺杂介孔碳。使得N/O-C@TiO在1 A/g的电流密度下经过1000次的循环仍有120 m Ah/g的可逆比容量。(3)改变少层MXene的用量,对超结构N/O-C@TiO材料的结构进行调控。基于结构表征技术和电化学分析方法,对各种负极的Na储存性能进行了比较。结果表明,优化后的负极(N/O-C@TiO-20)在1 A/g的电流密度下循环1000次后可提供165 m Ah/g的可逆容量,表现出优异的电化学性能。这种增强可归因于碳基质、有缺陷的TiO纳米晶体以及介孔碳之间的共价耦合界面的协同效应。我们的工作不仅为上部结构的组装和调节以提高电化学性能提供了新的策略,而且为钠离子电池应用的先进负极的合理设计提供了启示。

关键词：超结构钠离子电池二氧化钛碳基体负极

多形貌碳基复合Fe3O4纳米粒子吸波材料制备及其性能研究

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多形貌碳基复合Fe3O4纳米粒子吸波材料制备及其性能研究

作者：梁雨琪华北理工大学

学位级别：硕士

碳材料作为吸波材料研究的重要方向,具有质量轻、来源广泛等优点。然而,单一碳基体的介电性能过高会影响其作为吸波材料时的微波吸收性能,通过改变其形貌结构以及复合磁性成分等方式,可以有效的解决碳基吸波材料的阻抗不匹配问题,从而... 详细信息

碳材料作为吸波材料研究的重要方向,具有质量轻、来源广泛等优点。然而,单一碳基体的介电性能过高会影响其作为吸波材料时的微波吸收性能,通过改变其形貌结构以及复合磁性成分等方式,可以有效的解决碳基吸波材料的阻抗不匹配问题,从而提高其吸波性能。考虑到高聚物制碳相比较其他方式,具有结构、成分、形貌可设计性强的重要优势。研究选用制备且获取容易、价格低廉的三醛树脂三种高分子材料,通过碳化获得多种形态碳基体,采用不同方式复合磁性FeO纳米粒子制备C/FeO复合吸波材料,研究其微波吸收性能。首先溶剂热法制备了FeO纳米粒子,选取2.5倍压缩量的三聚氰胺泡沫在不同温度下碳化得到三维骨架碳泡沫(MDFC),并与不同质量比的FeO纳米粒子进行机械混合得到MDFC/FeO复合吸波材料,对其形貌结构等做出了研究;为了获得更多形态的碳基体,且优化与FeO纳米粒子更多的复合方式,采用酚醛树脂作为原料制备了两种球形碳,并采用机械混合与原位聚合两种方法制备了酚醛树脂碳微球(CMS)复合FeO(CMS/FeO)和碳包覆FeO(FeO@C)两种复合吸波材料,对制备工艺也进行了细致研究;基于上述研究,为提高碳基体和FeO纳米粒子的复合均匀性,并一定程度的防止FeO纳米粒子在碳化过程中的损失,最后采用乳液聚合的方式以聚脲醛(PU)为原料制备了新形态的枣糕结构聚脲醛碳化基体(PUC)复合FeO纳米粒子(PUC/FeO)吸波材。利用矢量网络分析仪对样品进行了吸波性能测试,结果表明,当FeO与800℃下得到的碳泡沫质量比为4:6时,MDFC的三维结构以及与FeO形成的异质界面使MDFC/FeO最小反射损耗(RL)可达-19.0 d B;酚醛树脂微球碳化获得的CMS/FeO的RL为-17.5 d B,酚醛树脂包覆FeO碳化得到的FeO@C的形成类核壳结构使RL为-37 d B;枣糕状PUC/FeO在碳化温度为750℃时RL为-36.5 d B。由上述实验中发现,碳基体自身形态以及与磁性粒子的复合方式都将对复合吸波材料的性能带来重要影响,这为后续高聚物碳化复合吸波材料形貌结构设计探索的研究提供了具有意义的参考内容。图44幅;表2个;参81篇。

关键词：碳基体吸波材料高聚物 Fe3O4

MXene衍生超细氮化钛复合材料的制备及储钠性能研究

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MXene衍生超细氮化钛复合材料的制备及储钠性能研究

作者：刘明广西师范大学

学位级别：硕士

过渡金属氮化物(TMNs)因具有低而平的充放电电位平台,高度可逆的反应特性与容量大的特点而受到广泛的关注。与块体的TMNs相比,原子薄的粒径尺寸更小的TMNs颗粒具有更大的表面积,丰富的表面活性位点和电荷转移效率高等优势。然而,由于受... 详细信息

过渡金属氮化物(TMNs)因具有低而平的充放电电位平台,高度可逆的反应特性与容量大的特点而受到广泛的关注。与块体的TMNs相比,原子薄的粒径尺寸更小的TMNs颗粒具有更大的表面积,丰富的表面活性位点和电荷转移效率高等优势。然而,由于受氮源气氛的限制,以及晶体高温生长导致颗粒尺寸变大的晶体生长理论约束。因此,设计具有包含超小粒径,层次结构和连续导电网络的共价键界面的氮化钛(TiN)基电极仍然是一个很大的挑战。MXene材料由于具有丰富的表面氧化还原反应位点、高的金属电导率以及可控的层间距,已成为能量存储应用的理想选择。本论文以少层Ti3C2Tx MXene作为Ti源,以六亚甲基四胺(HMT)作为碳源和氮源,采用合理设计的界面约束拓扑化学转化方法分别合成了 Ti3C2Tx/C和TiN/C复合材料。研究成果为设计发展新型氮化物负极提供了理论基础和技术支撑。主要研究内容如下:(1)复合负极前驱体的制备:采用HCl/LiF混合溶液对Ti3AlC2 MAX中的Al原子层进行刻蚀,通过持续调整LiF的用量、HCl的浓度、刻蚀反应时间以及后续的超声处理参数,从而合成具有少层结构的Ti3C2Tx MXene纳米片。(2)Ti3C2Tx-HMT复合材料的构筑:从少层Ti3C2TxMXene丰富的表面化学出发,选择六亚甲基四胺(HMT)作为碳源前驱体,通过静电相互作用以及去质子化反应,合成Ti3C2Tx-HMT复合材料,并以-O官能团为桥梁,通过原位热解工艺在Ti3C2Tx表面构筑(Ti3C2Tx)Ti-O-C(碳基质)共价耦合化学键,进一步揭示了该复合界面化学键的形成机理。结果表明,Ti3C2Tx/C-500电极在1.0 Ag-1的电流密度下经过2000次循环后,其可逆比容量高达120 mAh g-1。(3)TiN/C新型复合负极的制备及储钠机理研究:在成功合成Ti3C2Tx-HMT复合材料的基础上,以少层Ti3C2Tx为牺牲模板,HMT作为氮源,通过界面约束拓扑化学转化方法制备了 TiN/C新型复合负极。HMT在高温下不仅抑制了 Ti3C2Tx MXene的氧化,还提供了受限界面空间来限制TiN的各向异性生长。该复合材料在0.5 Ag-1的电流密度下循环5000次,可获得170 mAhg-1的高可逆比容量,即使在2Ag-1的电流密度下循环2000次,可提供146 mAh g-1的高可逆比容量,表现出优异的储钠性能,结合Raman光谱和XRD表征技术共同揭示了 TiN/C复合负极的储钠机理。

关键词： MXene 氮化钛碳基体钠离子电池负极材料

碳纤维与热解碳基体中间相沥青过渡层复合材料的制备方法

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高科技纤维与应用 2009年第2期34卷 59-59页

本发明涉及一种碳纤维与热解碳基体中间相沥青过渡层复合材料的制备办法。先将碳纤维预制体放红不锈钢浸渍罐中，用中间相沥青粉包埋后放入浸渍炉，存惰性气氛保护下进行真空浸渍，然后存碳化炉中，在惰性气氛保护下，采用不同升温速率... 详细信息

本发明涉及一种碳纤维与热解碳基体中间相沥青过渡层复合材料的制备办法。先将碳纤维预制体放红不锈钢浸渍罐中，用中间相沥青粉包埋后放入浸渍炉，存惰性气氛保护下进行真空浸渍，然后存碳化炉中，在惰性气氛保护下，采用不同升温速率分段升温、保温，进行碳化，然后放入化学气相沉积炉中用化学气相渗透法进行沉积，制成中间相沥青过渡层碳／碳复合材料成品。

关键词：碳/碳复合材料中间相沥青制备方法过渡层碳基体碳纤维热解化学气相沉积

煤催化微波热解技术及其碳基吸波催化剂研究进展

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化工进展 2019年第9期38卷 4060-4074页

作者：周军吴雷周晶晶梁坤宋永辉张秋利田宇红西安建筑科技大学化学与化工学院陕西西安710055 陕西省冶金工程技术研究中心陕西西安710055 西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术可高效地治理传统煤热解技术中环境污染高和资源利用效率低的难题,为低变质煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了新的思路。煤催化微波热解技术能有效改善热解升温特性和产物分布,从而受... 详细信息

微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术可高效地治理传统煤热解技术中环境污染高和资源利用效率低的难题,为低变质煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了新的思路。煤催化微波热解技术能有效改善热解升温特性和产物分布,从而受到较多学者的关注。本文从低变质煤催化微波热解技术发展历程着手,概述了国内外煤催化微波热解研究技术进展,通过加入Fe、Co、Ni和Cu等金属化合物或焦炭、活性炭等碳材料作为吸波剂,能显著增强煤对微波的吸收能力,提高热解升温速率、产物收率及产物质量,而有些金属化合物在微波热解反应中不仅起到吸波作用,还具有催化作用。碳基吸波催化剂作为一种性能优越的煤微波热解催化剂,具有优越的电磁和吸波性能、较好的催化性能和高经济性等优点,本文在煤催化微波热解技术研究现状的基础上,对碳基吸波催化剂进行了较为详细地分析,概述了碳基吸波催化剂的碳基体和催化活性组分的研究进展,对比了3种常见碳基吸波催化剂制备方法的优劣势。最后,总结了碳基吸波催化剂在研发过程中存在的难题,并展望了低变质煤催化微波热解技术的应用前景。

关键词：微波热解催化复合催化剂碳基体低变质煤

锂离子电池负极用网络结构SnO_2-C复合涂层的微观结构及其性能

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机械工程材料 2017年第11期41卷 23-28页

作者：王娜杨琪崔帅杨露上海工程技术大学材料工程学院上海201620

通过简单的刮涂工艺,将含有氯化亚锡、聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的二甲基甲酰胺(DMF)溶液涂覆在铜箔表面,然后在真空下煅烧,制备出具有三维网络结构的SnO_2-C复合涂层,对其微观结构进行了表征,并对该网络结构SnO_2-C复合... 详细信息

通过简单的刮涂工艺,将含有氯化亚锡、聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的二甲基甲酰胺(DMF)溶液涂覆在铜箔表面,然后在真空下煅烧,制备出具有三维网络结构的SnO_2-C复合涂层,对其微观结构进行了表征,并对该网络结构SnO_2-C复合涂层一体化负极材料的性能进行了测试。结果表明:该复合涂层具有由宽度为0.1~1μm的碳基枝条相互连接而形成的连续三维网络结构,该碳基枝条由无定型结构的碳基体、尺寸为10~150nm的SnO_2纳米粒子和尺寸为1~5nm的微孔组成;当该复合涂层直接用作锂离子电池的负极时,在50 mA·g^(-1)电流密度下经过100次循环后其比容量为642mAh·g-1,在此循环过程中未出现比容量衰减的现象,在10A·g-1电流密度下其比容量仍为50mA·g^(-1)电流密度下比容量的43%,该复合涂层表现出良好的电化学性能。

关键词：网络结构 SnO2 碳基体循环性能倍率性能

C/C复合材料制备过程中的有效弹性模量预报

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哈尔滨工业大学学报 2011年第S1期43卷 106-110页

作者：卢琦梁军夏明凯胡丽娜哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080

为了对C/C复合材料在不同温度条件下的制备工艺提供实际指导,本文根据沥青基先驱体C/C复合材料制备过程中化学反应特征,利用Arrhenius方程建立了C/C复合材料液相制备工艺力学模型.根据制备工艺中各组分相的体积分数变化,结合均匀化方法... 详细信息

为了对C/C复合材料在不同温度条件下的制备工艺提供实际指导,本文根据沥青基先驱体C/C复合材料制备过程中化学反应特征,利用Arrhenius方程建立了C/C复合材料液相制备工艺力学模型.根据制备工艺中各组分相的体积分数变化,结合均匀化方法和细观力学方法计算和分析了制备工艺过程中材料基体有效弹性模量及其变化规律,并且利用有限元方法预报了制备成型后的细编穿刺C/C复合材料的整体有效弹性模量.

关键词：制备工艺力学模型组分相碳基体弹性模量