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石墨烯用作锂离子电池负极材料的电化学性能

中国科技论文 2012年第3期7卷 201-205,209页

作者：高云雷赵东林白利忠张霁明张凡谢卫刚北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

以天然鳞片石墨为原料,通过氧化、离心分离、低温氢气还原和超声分散处理制备了高品质的石墨烯片(1-4层)。采用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱、X-射线衍射(XRD)等测试方法对石墨烯的结构... 详细信息

以天然鳞片石墨为原料,通过氧化、离心分离、低温氢气还原和超声分散处理制备了高品质的石墨烯片(1-4层)。采用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱、X-射线衍射(XRD)等测试方法对石墨烯的结构和形貌进行了研究。通过恒流充放电、循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)等手段研究了石墨烯用作锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明在0.2 mA/cm2的电流密度下石墨烯首次可逆比容量为1005 mAh/g,经过30个循环后放电比容量保持在609 mAh/g,在大电流密度下放电容量仍然能保持576 mAh/g,表明石墨烯负极材料具有优异的倍率性能。

关键词：石墨烯电化学性能锂离子电池负极材料

PAN预氧结构径向调控及其对炭纤维性能的影响

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新型炭材料 2021年第4期36卷 827-834页

作者：王云峰王一苇徐樑华王宇北京化工大学北京100029 国家碳纤维工程技术研究中心北京100029 碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

预氧纤维结构及其分布直接影响炭纤维的性能,优化预氧结构径向分布,构建预氧结构与炭纤维力学性能的关系,对制备高性能炭纤维具有指导意义。本文采用固体核磁、光学显微镜、热失重等表征方法,通过温度控制预氧化反应速率,研究预氧化反... 详细信息

预氧纤维结构及其分布直接影响炭纤维的性能,优化预氧结构径向分布,构建预氧结构与炭纤维力学性能的关系,对制备高性能炭纤维具有指导意义。本文采用固体核磁、光学显微镜、热失重等表征方法,通过温度控制预氧化反应速率,研究预氧化反应速率对纤维结构和径向分布及炭纤维性能的影响。结果表明,整体提高预氧化反应速率,在促进预氧结构向纤维更深区域扩展的同时,也导致含氧结构增加较多,热稳定性降低,影响炭纤维的性能;而提高预氧化初期反应速率,有效改善预氧结构径向分布的同时纤维含氧结构增加较少,热稳定性提高,最终炭纤维的石墨化程度和致密性较高,力学性能显著提升,获得一种具有高强中模特征、直径相对较大的炭纤维。

关键词：预氧纤维反应速率径向分布预氧温度力学性能

凝固张力对聚丙烯腈初生纤维凝聚态的作用机理

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高分子材料科学与工程 2014年第6期30卷 91-95页

作者：李婷卜俊峰武帅华鲁徐樑华有机无机复合材料国家重点实验室碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京化工大学材料科学与工程北京100029

控制纺丝工艺中外场条件恒定,通过改变单因素凝固张力制备聚丙烯腈(PAN)初生纤维。运用X射线衍射、傅里叶变换红外、张力仪进行研究,探讨凝固张力对初生纤维凝聚态的影响,并分析其内在作用机理。结果表明,在凝固相分离过程中,凝固张力... 详细信息

控制纺丝工艺中外场条件恒定,通过改变单因素凝固张力制备聚丙烯腈(PAN)初生纤维。运用X射线衍射、傅里叶变换红外、张力仪进行研究,探讨凝固张力对初生纤维凝聚态的影响,并分析其内在作用机理。结果表明,在凝固相分离过程中,凝固张力值影响着分子链构象状态和初生纤维的结晶性;随着凝固张力的增大,分子链螺旋构象成分逐渐增多,结晶度先降低后升高。外加凝固张力和内部分子链构象共同影响着初生纤维的结晶性。

关键词：聚丙烯腈初生纤维凝聚态凝固张力分子链构象

低温炭化温度梯度对聚丙烯腈预氧纤维结构演变及碳纤维性能的影响

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材料工程 2021年第4期49卷 120-127页

作者：何沐王宇徐樑华北京化工大学国家碳纤维工程技术研究中心碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

聚丙烯腈(PAN)预氧纤维在低温炭化阶段经热裂解重组而转化为具有乱层石墨结构雏形的低温炭化纤维,此阶段的温度调控对最终碳纤维的结构与性能有着重要影响。采用^(13)C固体核磁共振谱图(^(13)C-NMR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)... 详细信息

聚丙烯腈(PAN)预氧纤维在低温炭化阶段经热裂解重组而转化为具有乱层石墨结构雏形的低温炭化纤维,此阶段的温度调控对最终碳纤维的结构与性能有着重要影响。采用^(13)C固体核磁共振谱图(^(13)C-NMR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和力学性能分析等手段,研究预氧纤维在低温炭化阶段的反应进程、温度梯度调控对预氧纤维的结构演变和碳纤维结构及性能的影响。结果表明:PAN预氧纤维在低温炭化过程中,经450℃热处理后碳结构的支链化程度达到最大值0.99,当处理温度达到550℃后,以芳环链段的重组交联为主要反应。低温炭化温度梯度影响预氧纤维的结构演变进程,当采用350—450—650℃的梯度升温模式时,先经450℃处理的低碳纤维中—C—C基团的^(13)C-NMR位移最大,表明纤维内的支化交联反应最多,再经650℃处理的纤维d_(002)以及相应高碳纤维的I_(A)/I_(G)达到最大,说明其无定形碳相对含量最多,因而最终碳纤维的力学性能最差;当采用350—550—650℃的梯度升温模式时,纤维内裂解与重组交联反应有序开展,低碳和高碳纤维的碳结构更优,最终碳纤维的致密性及力学性能得到提升。

关键词： PAN预氧纤维低温炭化温度梯度无定形碳结构演变

近红外漫反射光谱法测定天然纤维素浆粕聚合度

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光谱学与光谱分析 2014年第9期34卷 2372-2376页

作者：易英宋春风袁洪福谢锦春杜俊琪李效玉北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室碳纤维与功能高分子教育部重点实验室北京化工大学材料学院北京100029 北京化工大学化学工程学院北京100029

提出一种采用近红外光谱测定天然纤维素(棉、木)浆粕聚合度的方法。实验收集了195个天然纤维素浆粕样品,采用GB/T 9107-1999方法测定了其聚合度,对样品进行粉碎预处理后,放入旋转杯中采集相应的近红外漫反射光谱。通过化学计量学偏最小... 详细信息

提出一种采用近红外光谱测定天然纤维素(棉、木)浆粕聚合度的方法。实验收集了195个天然纤维素浆粕样品,采用GB/T 9107-1999方法测定了其聚合度,对样品进行粉碎预处理后,放入旋转杯中采集相应的近红外漫反射光谱。通过化学计量学偏最小二乘方法(PLS)将聚合度数据与近红外光谱关联,分别建立了棉木浆粕混合样品、棉浆粕样品和木浆粕样品的聚合度定量模型。最优模型相关系数分别为0.980,0.993,和0.886,预测均方根误差(RMSEP)分别为147,143和53。研究了近红外方法精密度和准确性。结果表明棉浆粕和木浆粕分类模型预测准确性优于混合模型,且其预测精密度符合国标(GB)方法要求。另外,采用主成分分析方法建立了棉浆粕和木浆粕的识别模型,结果表明该模型可以有效识别棉浆粕和木浆粕。该方法操作简单、分析速度快,能够满足天然纤维素浆粕聚合度在线检测要求,为实现清洁制浆新工艺聚合度在线监控目标提供了理论和技术依据。

关键词：漫反射近红外光谱天然纤维素浆粕聚合度清洁制浆工艺

环氧树脂和环氧/环硫树脂与胺的固化反应动力学

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化工学报 2013年第11期64卷 4046-4053页

作者：刘晓东程珏林欣张军营北京化工大学、教育部碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029 北京化工大学常州先进材料研究院江苏常州213164

采用非等温DSC法对低黏度体系CY184/IPDA环氧树脂体系及对CY184/ES184/IPDA环氧/环硫树脂体系的固化反应动力学进行了研究。用高级等转化率Vyazovkin积分法求取活化能Ea,通过Málek法确定了固化反应机理函数和动力学参数,得到固化反应... 详细信息

采用非等温DSC法对低黏度体系CY184/IPDA环氧树脂体系及对CY184/ES184/IPDA环氧/环硫树脂体系的固化反应动力学进行了研究。用高级等转化率Vyazovkin积分法求取活化能Ea,通过Málek法确定了固化反应机理函数和动力学参数,得到固化反应动力学方程。结果表明:CY184/IPDA环氧树脂体系的平均活化能为47.04kJ·mol-1;CY184/ES184/IPDA环氧/环硫树脂体系的活化能为48.97kJ·mol-1。两种体系的模型拟合曲线与实验得到的DSC曲线吻合得较好,均符合esták-Berggren(m,n)模型。

关键词：环氧环硫树脂非等温DSC Vyazovkin法 Málek法

微量氧氛围中八乙烯基POSS低温(180℃)热氧老化机理研究

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高分子学报 2015年第1期25卷 25-30页

作者：祝文亲陈凡王瑞刘慧娟林欣程珏张军营北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029 北京化工大学常州先进材料研究院常州213164

通过1H-NMR,13C-NMR,29Si-NMR表征物质老化前后结构变化;采用FTIR,MALDI-TOF,ESR,TG-IR联用,DSC等分析手段跟踪老化过程中特征基团、分子量、活性中心、质量损失和焓变情况,对八乙烯基POSS(OVPOSS)在180℃微量氧气氛围的热氧老化行为进... 详细信息

通过1H-NMR,13C-NMR,29Si-NMR表征物质老化前后结构变化;采用FTIR,MALDI-TOF,ESR,TG-IR联用,DSC等分析手段跟踪老化过程中特征基团、分子量、活性中心、质量损失和焓变情况,对八乙烯基POSS(OVPOSS)在180℃微量氧气氛围的热氧老化行为进行了研究.采用微量氧气方法以减少乙烯基基团热氧老化过程中的过氧化反应,以观察可能存在的其他反应机理.实验表明老化过程中不饱和双键逐渐转化成饱和单键,老化过程存在C自由基中心和放热效应,且分子量增大趋势明显,质量变化略微,说明八乙烯基POSS在微量氧气氛围中的低温(180℃)热氧老化过程存在自由基聚合历程.

关键词：八乙烯基POSS 热氧老化自由基聚合

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酚醛树脂基活性炭材料的制备及其电化学性能

化工学报 2012年第7期63卷 2310-2316页

作者：张敏敏田艳红张学军马小丰北京化工大学教育部碳纤维及功能高分子重点实验室国家碳纤维工程技术研究中心北京100029

以酚醛树脂(PF)为原料,聚乙二醇(PEG)为造孔剂,采用聚合物共混炭化及水蒸气活化法制备超级电容器电极用活性炭。通过热重(TG)分析探讨了PF、PEG及其共混物(PF-PEG)在升温过程中的热解行为,用N2-BET法测试比表面积及其孔结构参数。通过... 详细信息

以酚醛树脂(PF)为原料,聚乙二醇(PEG)为造孔剂,采用聚合物共混炭化及水蒸气活化法制备超级电容器电极用活性炭。通过热重(TG)分析探讨了PF、PEG及其共混物(PF-PEG)在升温过程中的热解行为,用N2-BET法测试比表面积及其孔结构参数。通过测试恒流充放电、循环伏安和交流阻抗曲线分析其电化学性能,研究了活化温度、水蒸气流速及活化时间对活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,当活化温度为900℃、水蒸气流速为***-1、活化时间为2h时制备的活性炭结构和性能相对较好,孔径主要分布在2nm以下,比电容达到105.4F·g-1,具有良好的电容特性。

关键词：活性炭酚醛树脂共混水蒸气活化电化学

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聚酰胺的制备方法与改性

塑料 2014年第4期43卷 72-74,78页

作者：李凤娇周阳黄启谷杨万泰北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

介绍了聚酰胺(PA)的制备方法,重点阐明了PA6和PA66的制备工艺;详述了PA阻燃改性和纳米复合材料改性方法和应用,无卤阻燃是阻燃材料发展的重点,纳米复合材料可以通过第二或第三组分的加入改善复合材料的热机械性能、韧性、热导率、电导... 详细信息

介绍了聚酰胺(PA)的制备方法,重点阐明了PA6和PA66的制备工艺;详述了PA阻燃改性和纳米复合材料改性方法和应用,无卤阻燃是阻燃材料发展的重点,纳米复合材料可以通过第二或第三组分的加入改善复合材料的热机械性能、韧性、热导率、电导率、抗菌性等性能。未来PA材料将朝着高性能化、功能化、复合化、工程化、结构化的方向发展。

关键词：聚酰胺制备改性阻燃纳米复合材料