吴琼
,
陈惠
,
巫静
,
夏笑虹
,
许小曙
,
边宏
,
刘洪波
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.035
采用液相氧化法对PAN基短切炭纤维进行表面改性，再与尼龙12混合，采用选择性激光烧结成形技术制备炭纤维/尼龙12复合粉体试样。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征炭纤维改性前后的表面状态、复合粉体的分散状况及烧结试样的断口形貌。探讨了复合粉体的烧结行为及烧结试样的力学性能与孔隙率的关系。结果表明，改性炭纤维表面的含氧基团在激光烧结时热分解产生气体，导致烧结试样孔隙率较高、力学性能较差。改性炭纤维经高温热处理可以在保留炭纤维表面粗糙度的同时有效降低烧结试样的孔隙率，与未改性炭纤维/尼龙12试样相比，拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量均有不同程度的提高。
关键词:
炭纤维
,
尼龙 12
,
液相氧化
,
选择性激光烧结
,
力学性能
夏笑虹
,
刘洪波
,
陈杰
,
石磊
,
何月德
功能材料
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.N_2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2983m~2/g,总孔容为1.58cm~3/g,中孔孔容达到0.59cm~3/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
黄桂荣
,
刘洪波
,
杨丽
,
何月德
,
夏笑虹
,
陈惠
新型炭材料
将氧化石墨烯与自制酚醛树脂乳液( PF)共混,经水合肼还原和热固化制备石墨烯/酚醛树脂( GNS/PF)纳米复合材料. 利用AFM﹑SEM﹑FTIR和TG-DTG技术考察石墨烯对GNS/PF复合材料的形貌﹑结构﹑热稳定性和残炭率的影响. 结果表明,石墨烯片均匀分布在PF中,没有发生团聚,且石墨烯片与PF间具有良好的界面结合. 石墨烯薄片对PF基体强烈的吸附作用增加了PF分子链的活性和有序性,显著提高了GNS/PF纳米复合材料内PF基体的固化交联密度,进而提高了PF基体的耐热性和高温残炭率. 在300~450℃条件下,纯酚醛树脂的热分解峰值温度为382. 7℃,添加质量分数0. 65%的GNS后,热分解峰值温度提高到408℃. 在隔绝空气下900℃热处理,纯酚醛树脂的残炭率为46. 2%,添加0. 65%氧化石墨烯后残炭率增至59. 4%,提高了13. 2%.
关键词:
酚醛树脂
,
氧化石墨烯
,
热解
,
残炭率
夏笑虹
,
张东升
,
刘洪波
,
何月德
功能材料
分别以毛竹和石油焦为炭前驱体,采用KOH活化法制备超级电容器用高比表面积活性炭材料,考察了碱/炭比对不同炭前驱体所制得的活性炭的孔结构、吸附性能和电容性能的影响.结果表明,在相同的碱/炭比下,竹基活性炭孔径＜2nm的微孔较发达,而石油焦基活性炭孔径在2～50nm的中孔率较高.在适宜的工艺条件下,以毛竹为炭前驱体可制得比表面积为2610.7m2/g,比电容为206F/g的活性炭材料;以石油焦为炭前驱体可制得比表面积为2597.9m2/g,比电容为213F/g的活性炭材料.
关键词:
活性炭
,
炭前驱体
,
KOH活化
,
孔结构
,
电化学性能
石磊
,
刘洪波
,
何月德
,
夏笑虹
功能材料
以柠檬酸铁为原料,分别在富氧和无氧气氛中经热处理得到铁氧化物,利用TG技术研究了柠檬酸铁在不同气氛下的热解过程,采用XRD技术研究了不同气氛下柠檬酸铁反应温度与反应时间对产物组分、结构的关系.结果表明:柠檬酸铁在空气气氛的热解产物为Fe_3O_4,提高反应温度或延长反应时间均有利于Fe_3O_4向α-Fe_2O_3的转变.然而,柠檬酸铁在无氧气氛的热解产物为Fe_3O_4与无定形热解炭,增加反应温度和/或延长反应时间会促进Fe_3O_4向Fe、FeO的转变.
关键词:
柠檬酸铁
,
铁氧化物
,
热处理
夏笑虹
,
刘洪波
,
黄衍瑞
,
杨丽
,
石磊
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00857
以酚醛树脂(PF)为炭前驱体, 己二酸(DA)为致孔链段, 利用聚合物共聚炭化法制备双电层电容器用多孔炭材料. 通过红外和热重分析证实己二酸与酚醛树脂发生了化学反应, DA以链段或支链的形式存在于酚醛树脂固化体系中, 并在后续炭化过程中热解逸出. 氮气吸附分析表明酚醛树脂固化体系中的DA起到了一定的造孔作用, 随着DA加入量增加, 多孔炭比表面积先增大后减小, 当w(PF)/w(DA)=3:1时所得多孔炭的比表面积为550 cm2/g, 孔容为0.27 cm3/g. 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: w(PF)/w(DA)=3:1时制得的多孔炭电极在30% KOH电解液中比电容为145 F/g, 电流密度增大50倍, 比电容保持率达到70 %.
关键词:
酚醛树脂
,
adipic diacid
,
chemical blending
,
porous carbon
,
electrochemical performance
陈惠
,
刘洪波
,
夏笑虹
,
杨丽
,
何月德
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.201503.008
双极板是质子交换膜燃料电池的重要组成部分,石墨与聚合物的复合材料双极板是目前研究的重要方向.采用模压热固化二步法,以酚醛树脂为粘结剂、天然鳞片石墨为导电骨料、炭黑为添加剂制备了质子交换膜燃料电池用复合材料双极板.系统研究了不同种类石墨对石墨/酚醛树脂复合材料电性能和抗弯强度的影响.结果表明:以天然鳞片石墨为导电原料时,所制备的石墨/酚醛树脂双极板的性能最好;添加导电炭黑能有效提高石墨/酚醛树脂复合材料的电导率;在复合材料制备中加入4wt％的碳纤维,碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的抗弯强度提高了29％;碳纤维表面液相氧化处理能有效提高纤维与基体间的结合强度,随着处理时间的延长与处理温度的升高,碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的电导率和抗弯强度都有很大程度的提高;最终固化温度主要影响酚醛树脂的交联程度,随着最终固化温度的升高,酚醛树脂的交联程度增加,电导率增大,但抗弯强度有一定程度减小.
关键词:
燃料电池
,
双极板
,
复合材料
,
天然石墨
,
聚合物
,
电导率
,
抗弯强度
夏笑虹
,
刘洪波
,
黄衍瑞
,
杨丽
,
石磊
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00857
以酚醛树脂(PF)为炭前驱体,己二酸(DA)为致孔链段,利用聚合物共聚炭化法制备双电层电容器用多孔炭材料:通过红外和热重分析证实己二酸与酚醛树脂发生了化学反应,DA以链段或支链的形式存在于酚醛树脂固化体系中,并在后续炭化过程中热解逸出.氮气吸附分析表明酚醛树脂固化体系中的DA起到了一定的造孔作用,随着DA加入量增加,多孔炭比表面积先增大后减小,当w(PF)/w(DA )=3∶1时所得多孔炭的比表面积为550 cm2/g,孔容为0.27 cm3/g.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:w(PF)/w(DA)=3:1时制得的多孔炭电极在30％ KOH电解液中比电容为145 F/g,电流密度增大50倍,比电容保持率达到70％.
关键词:
酚醛树脂
,
己二酸
,
聚合物共聚炭化
,
多孔炭
,
电化学性能
易上琪
,
刘洪波
,
夏笑虹
,
黄桂荣
,
马倩
,
陈玉喜
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150043
以间苯二酚(R)和甲醛(F)为炭前驱体原料,通过溶胶–凝胶法制备石墨烯/炭气凝胶复合材料。采用 XRD、Raman、SEM和N2吸附/脱附等对样品进行结构表征。结果表明：石墨烯为R和F的聚合提供形核场所, R和F首先在氧化石墨烯(GO)表面聚合,随着 RF 含量的增加,复合炭气凝胶(RF)结构从石墨烯薄片层为骨架的三维网络,经RF基炭球包裹于石墨烯的网络结构,最终转变为球形团簇交联的三维网络。石墨烯/炭气凝胶复合材料的比表面积随着RF的增加先增大后减小。当GO与RF质量比为1︰100时, GO/RF-100用作超级电容器电极材料,在6 mol/L KOH电解液中的比电容达169 F/g,具有较好的电容特性。
关键词:
氧化石墨烯
,
炭气凝胶
,
孔结构
,
电容性能
