制备条件对炭泡沫结构的影响
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简析N掺杂功能炭材料的合成、结构与性能本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!1N掺杂功能炭材料合成机理关于N掺杂功能炭材料的合成机理,目前学界普遍认为:低温条件下(<600℃),N在炭材料表面形成含氮官能团,即化学氮,如氰基(a)、氨基(b)和硝基等;化学氮不参与C骨架的形成,以官能团的形式存在。
在NH3气氛中由粒状沥青制得的N掺杂活性炭表面基团的变化。
结果表明,炭材料的表面含氧基团,如羧基、羟基等与NH3反应生成氰基(a)、氨基(b)等含氮基团。
中温条件下(600~800℃),N参与碳骨架中的形成,以吡咯氮(a)、吡啶氮(e)、石墨氮(h)等结构氮形式存在。
羟基吡啶(b)、吡啶盐(c)和吡啶氮氧化物(d)首先被转化成吡啶氮(e),继而生成中间物(f),而吡咯氮(a)可直接转化中间物(f)。
中间物发生聚合反应,生成的最终产物中N或取代碳原子形成位于石墨烯层的表面的吡啶氮(g),或形成位于石墨烯层内部的石墨氮(h),或形成吡啶氮的氧化物(i)。
煤热解过程中N进入C骨架。
在NH3的处理下,环氧基团也可发生取代反应,进而生成吡啶(j)或吖啶类(k)结构。
高温下的转化机理,Zhang等认为900℃时吡咯氮(a)完全转化为吡啶氮(b)和石墨氮(c),石墨氮占含氮官能团总量57%。
继续升温至1200℃,石墨氮部分转化为吡啶氮(b)和羟基吡啶(d),石墨层结构被破坏,此时吡啶氮(b)占主导地位,其含量为59%。
在整个转化过程中,氧化含氮官能团含量基本维持恒定。
N掺杂进入炭材料,即可形成化学氮或结构氮,且化学氮可以转化为结构氮。
Su课题组认为在较高温时,NH3和表面的羧酸反应先生成酰胺类中间体,随后酰胺类中间体生成含氮氧化物(c,e)。
温度越高,进入炭骨架的氮原子(结构氮)个数越多。
经过中温处理后,(c,e)分别发生脱羰基或脱水反应,形成更稳定化学氮不仅能转化为结构氮,而且两者可能同时存在,如同时存在于石墨烯中。
泡沫炭的制备及应用纪妲;何星【摘要】泡沫炭自出现起就成为炭材料研究中的热点,因具有密度低、耐腐蚀、抗氧化、膨胀系数低、机械性能高、导热系数低等优质性能,使其具有广阔的应用前景。
对于泡沫炭来说,原料、制备过程等均对其结构及性能有着重要影响。
本文以不同前躯体为分类规则,综述了泡沫炭的制备技术,同时概述了泡沫炭在应用方面取得的进展并对目前存在的问题进行总结,以期为泡沫炭将来的应用提供理论参考。
%Carbon foam are the hotspot of carbon material research since it been found, it has wide application prospects for its high-performances such as low density, corrosion resistance, antioxidant, low coefficient of expansion, high mechanical properties and low coefficient of thermal conductivity, etc. For carbon foams, both raw material and preparation could influence its structure and property. Based on different precursors’ classification rule, the preparation methods, the application progress and the existing problems of carbon foam were summarized, hoping to provide theoretical reference for the application of carbon foams.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)007【总页数】4页(P11-14)【关键词】泡沫炭;制备;性能;应用【作者】纪妲;何星【作者单位】上海理工大学材料科学与工程学院,上海 200093;上海理工大学材料科学与工程学院,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TM242泡沫炭是以富碳物质为前驱体,经过发泡、固化、炭化及石墨化等过程得到的一种由孔泡及孔壁组成的三维轻质功能性炭材料,其密度低、耐腐蚀、抗氧化、膨胀系数低、机械性能高、导热系数低等性能可满足不断发展的科学技术对现代新型材料在新领域应用方面的苛刻要求。
热解温度、热解工艺、原料类型对生物炭的理化特性的影响摘要:许多研究表明热解温度、热解工艺、原料类型是影响生物炭的理化特性的重要因素。
然而目前尚没有确定在特定热解温度、热解工艺以及原材料下制备的生物炭性态特征的研究。
为此,本文旨在综合分析以上三种因素对生物炭性态特征影响,以帮助学者、生物炭生产商和相关从业人员从不同出发点选择合适的生物炭制备参数。
为特定条件下生物炭特性预测提供了理论依据和技术支撑。
研究结果对解决特定环境问题和促进作物生长的功能性生物炭产品的设计与生产提供了良好的理论支撑。
关键词:生物炭;热解温度;热解工艺Effects of pyrolysis temperature, pyrolysis process and raw material type on physicochemical properties of biocharAbstract:Various studies have established that feedstock choice, pyrolysis temperature, and pyrolysis type influence final biochar physicochemical characteristics. However, overarching analyses of pre-biochar creation choices and correlations to biochar characteristics are severely lacking. Thus, the objective of this work was to help researchers, biochar-stakeholders, and prac- titioners make more well-informed choices in terms of how these three major parameters influence the final biochar product. Results can be used to createdesigner biochars to help solve environmental issues and supply avariety of plant- available nutrients for crop growth.Key words: Biochar; Pyrolysis temperature; pyrolysis technology1.引言生物炭是在限氧条件下,在相对较低的温度(300-700°C)下通过生物质热解产生的富含碳的一种环境友好型材料[1]。
碳泡沫的发泡法和模板法制备及其表征的开题报告一、研究背景和意义碳泡沫作为一种新材料,具有优异的力学性能和热稳定性能,广泛应用于热防护、电磁波吸收、压力蓄能等领域。
碳泡沫的制备方法包括发泡法、模板法、炭化法等。
其中发泡法和模板法是较为常用的制备方法。
因此,本文主要研究碳泡沫的发泡法和模板法制备及其表征。
二、研究内容1. 碳泡沫的发泡法制备及其表征;2. 碳泡沫的模板法制备及其表征;3. 对比分析发泡法和模板法制备的碳泡沫性能。
三、研究方法1. 发泡法制备碳泡沫:通过自发发泡、模板发泡等方法制备碳泡沫,并对其形貌、孔隙率、热稳定性等进行表征;2. 模板法制备碳泡沫:采用硬模板、软模板等不同模板制备碳泡沫,并对其形貌、孔隙率、热稳定性等进行表征;3. 对比分析两种制备方法的优缺点及其对碳泡沫性能的影响。
四、预期成果1. 碳泡沫的发泡法和模板法制备工艺流程的总结;2. 发泡法和模板法制备的碳泡沫性能对比分析的结论;3. 碳泡沫在不同领域应用的前景展望和发展方向。
五、研究难点和挑战1. 发泡法和模板法制备过程中的工艺参数选择和优化;2. 碳泡沫性能表征方法的选择和标准化;3. 研究结论的可信度和应用前景的预测。
六、研究计划时间节点工作内容第1-2个月碳泡沫的相关文献调研和研究背景分析;第3-4个月发泡法制备的碳泡沫制备和性能表征;第5-6个月模板法制备的碳泡沫制备和性能表征;第7-8个月发泡法和模板法制备的碳泡沫对比性能分析;第9-10个月结论撰写和初步交流讨论;第11-12个月论文修改和完善,答辩准备。
七、参考文献1. Huang, J., Mao, S., Fei, H., & Deng, Z. (2015). Fabrication and applications of three-dimensional carbonaceous nanomaterials. Chemical Society Reviews, 44(16), 3523-3595.2. Wang, X., Li, Y., Gao, J., Li, L., Li, B., & Li, J. (2019). An overview of the preparation and application of carbon foam composites. Journal of Materials Science & Technology, 35(8), 1647-1659.3. Cui, X., & Deng, S. (2020). Recent advances in the preparation and application of carbonized carbon foams. Materials, 13(3), 610.。