渗硼处理对木质碳纤维力学性能的影响

【目的】针对木材苯酚液化物制备的木质碳纤维存在力学强度低且性能不稳定等问题,对木质碳纤维原丝进行渗硼处理,以改善其力学性能。【方法】分别用质量分数为5%和8%的硼酸溶液浸渍木质碳纤维原丝1h,再于900℃下碳化1h制得木质碳纤维。采用扫描电镜、X射线衍射、红外衍射谱图分析等方法,对改性后的原丝及碳纤维的力学性能及微观构造进行对比分析。【结果】经质量分数5%硼酸溶液改性的木质碳纤维原丝和碳纤维的拉伸强度分别达到0.195和0.468GPa,与未经渗硼处理的对照相比分别增加了40.29%和44.89%;从表面形态看,渗硼后的碳纤维与未经渗硼处理的碳纤维相比,表面缺陷和内部孔隙均明显减少,内部结构也相对致密;不同条件处理的原丝及碳纤维在2θ=20°附近出现了明显的衍射峰,随着炭化过程的进行,衍射峰的位置明显向高角方向移动,半高峰宽有增大的趋势,纤维的微晶参数基本稳定在一定范围内;炭化过程使得碳纤维的结构发生较大变化,几乎所有的特征吸收峰都发生了变化。【结论】渗硼处理能够有效提高碳纤维的力学强度,其原因主要是硼原子通过间隙扩散进入碳层,消除了部分孔洞缺陷,使得碳结构层相互靠近,碳网的聚合度增大。     

三倍体毛白杨及杉木苯酚液化物的结构分析

为搞清酸性条件下三倍体毛白杨和杉木苯酚液化物的结构,该研究对两种木材分别进行了液化处理,并对液化物进行了傅立叶转换红外光谱（FTIR）、核磁共振光谱（1H-NMR、13C-NMR和31P-NMR）以及电子扫描电镜（SEM）的测定分析.FTIR和NMR的分析结果表明,液化后的毛白杨和杉木均发生了结构上的明显变化,出现了纤维素和木素的基本活性结构单元,表明液化处理使木材发生了降解、酚化等化学反应.SEM测定结果表明,木材液化物中含有未完全液化的微小木材组织碎片,两种木材液化物中残存的这种物质的大小存在差异.      

炭化温度对木材液化物碳纤维原丝微结构的影响

为了扩大木材的应用领域和降低碳纤维的成本,以木材液化物为原料,加入六次甲基四胺熔融纺丝,经甲醛和盐酸溶液固化处理后获得木材液化物碳纤维原丝,利用IR、XRD、拉曼光谱分析仪等初步揭示了木材液化物碳纤维原丝在炭化过程中微结构的变化。结果表明:炭化温度400℃以上,木材液化物原丝中出现了较明显的（100）衍射峰;炭化温度500℃以上在1 360 cm -1处附近出现D峰、1 595 cm -1处附近出现G峰;随炭化温度的提高,原丝内部微观结构逐步趋于有序化;炭化过程中,原丝分别在500和800℃时结构发生了两次大的改变,但代表芳环骨架振动的1 632、1454 cm-1处吸收峰在整个炭化过程中依然存在,表明木材液化物原丝是一种难石墨化的高分子材料。      

合成条件对木质碳纤维纺丝液结构的影响

以木材苯酚液化物为原料,加入六次甲基四胺合成可用于制备木质碳纤维的纺丝液。利用FTIR考察了合成条件对纺丝液分子结构的影响。结果表明,液固比及升温时间的增加,木材液化物纺丝液红外光谱3 425～3 406cm-1羟基、1 595～1 512cm-1苯环骨架振动特征吸收峰都逐渐减弱,纺丝液分子内形成亚甲基键桥,分子结构初步形成交联结构,但液固比相比升温时间对纺丝液结构的影响要明显。另外,上述区域的吸收峰在合成温度为120℃时减弱达到最大,超过120℃时,木材液化物纺丝液红外光谱随温度的增加变化不大。     

木材苯酚液化物碳纤维原丝的力学性能

该文以木材苯酚液化物为原料,加入六次甲基四胺后熔融纺丝,将熔纺纤维置于甲醛和盐酸溶液中固化处理后制成碳纤维原丝,对不同工艺条件下获得的碳纤维原丝的力学性能进行了研究。结果表明,原丝的拉伸强度随收丝辊转速和固化处理时间的增加而显著增大;在盐酸浓度15%、固化升温速率15℃/h时,拉伸强度和模量达到最大值;原丝的拉伸模量与其拉伸强度的变化趋势基本一致。在收丝辊转速72 r/min、固化液盐酸浓度185%、固化升温速率10℃/h和固化时间4 h条件下,制备出拉伸强度、拉伸模量分别为356 MPa和31 GPa的木材苯酚液化物碳纤维原丝。      

木质素基碳纤维的研究进展

从木质素基碳纤维的制备方法、微细结构和主要性能特征等几个方面,对木质素基碳纤维的研究现状进行了较为全面的归纳,并在此基础上,对今后木质素基碳纤维的研究工作提出了几点建议,旨在使国内的研究者对当前木质素基碳纤维的研究有一个概括性的了解,为科学、高效地利用木质生物质资源提供参考。     

木材苯酚液化物的纳米纤维制备工艺

为拓宽木材液化产物的应用领域,提高木材产品的附加值,解决木材微米、纳米级纤维材料的加工难题,在对木材苯酚液化产物特性研究的基础上,提出了静电纺制具有纳米级尺度的木材纤维材料的工艺路线.利用木材苯酚液化产物为前驱体,通过加入反应剂如六次甲基四胺等调制纺丝液,在合适的温度下高压静电纺制成纳米级纤丝,然后将纤丝在HCl和HCHO混合溶液中加热固化,最终获得强度较高的木材纤维.同时分析了在制备过程中可能影响纤维形成的纺丝液因素和纺丝工艺因素,认为纺丝液的温度和施加的电压是影响纳米纤维成形的主要因素.该纤维可进一步炭化或活化加工成用途广泛、性能优良的碳纤维和活性碳纤维材料.     

杨木木粉在酸性氯化胆碱/丙三醇中的快速液化研究

将可再生的木质纤维生物质进行液化转化制备高分子化合物可减少化石资源的消耗。以氯化胆碱/丙三醇低共熔溶剂为液化试剂,硫酸为催化剂,研究不同的反应条件包括液化温度、液化时间、催化剂浓度、液固比等对杨木木粉液化率的影响,并借助傅里叶变换红外（FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）和气相色谱-质谱（GC-MS）对水溶性、丙酮溶和丙酮不溶（液化残渣）3个组分液化产物进行分析。结果表明,反应条件为240℃、15 min、硫酸质量浓度8%、液固比10∶1时,木材液化率达到最大值78.13%。在液化剂氯化胆碱/丙三醇作用下,木质素和半纤维素可以快速发生液化,水溶性液化产物组分主要包括醛、酮、酸、酯以及芳香衍生物等,丙酮溶组分液化产物主要为木质素降解产物,液化残渣主要为不溶的纤维素。研究表明氯化胆碱/丙三醇是一种高效的木材液化试剂,且液化组分主要为木质素和半纤维素。     

木材／无机纳米复合材料研究现状与展望

在纳米材料特征、制备方法、纳米复合材料等方面研究成果的基础上．国内外的学对木材无机纳米复合材料进行了初步研究．研究表明．木材内部具有容纳纳米粒子的纳米空间．它存在于木材细胞壁上的微细纤维之间；并存在能与纳米粒子结合的活性基团；可用溶胶-凝胶法(sol—gel)、原位插层合成法、注入填充法等方法，形成木材／无机纳米复合材料；木材原有性能均能有不同程度的提高，甚至有可能产生全新的性能，基于木材的特点．以木材／无机纳米复合材料的工业化研究为目标，分析木材／无机纳米复合材料的制备、检测与分析表征的研究现状，提出研究建议与展望，主要包括无机纳米材料的筛选、表面改性和分散处理、纳米粒子与木材复合的途径和复合机理研究、木材／无机纳米复合材料的结构表征和性能分析及其应用研究等．     

炭化石墨化木质碳纤维化学反应历程及其微细结构生成演化

为了搞清楚木质碳纤维在炭化、石墨化过程中化学反应的路径以及微细结构的生成演化机制,归纳了迄今为止诸多研究者在木质碳纤维制备技术与基本性能,木质碳纤维在炭化、石墨化不同处理过程中的化学反应历程,以及微细结构的生成演化等方面的研究成果。在此基础上提出了该领域研究课题的焦点,以及今后应重点考虑的一些问题,旨在使同学界人士对当今木质碳纤维的研究有比较全面、细致的认知,为进一步深入开展木质碳纤维研究提供基础参考。     

油茶壳活性炭的制备及其吸附性能研究

[目的]制备油茶壳活性炭,并对其吸附性能进行研究。[方法]以油茶壳为原料,通过磷酸活化法制备油茶壳活性炭,考察磷酸浓度、浸渍比、活化温度、活化时间对活性炭的得率和吸附性能的影响;并对制得的活性炭结构进行表征。[结果]当磷酸浓度为70%,浸渍比为1∶3,活化温度为600℃,活化时间为90 min时,活性炭得率可达34%以上;碘吸附值、亚甲基蓝吸附值分别大于1 000、150mg/g;所得活性炭结构以微孔为主,且富含一定比例的中孔,孔径分布相对集中在1.4～5.0 nm。[结论]该研究为油茶壳的综合利用提供了新的途径。     

磷酸活化棉秆制备活性炭的研究

[目的]磷酸活化棉秆制备活性炭.[方法]以棉秆为原料,磷酸为活化剂,采用一步法制备活性炭,考察了浸渍比、活化温度、活化时间对活性炭吸附性能和活化得率的影响.[结果]棉秆制备活性炭的最佳工艺条件：浸渍比为1.5,活化温度450℃,活化时间60 min.此时,活性炭的碘吸附值为1 376 mg/g,亚甲基蓝吸附值为163.5 mg/g,活化得率为35.67％.制得的活性炭比表面积为1 462 m2/g,总孔体积为1.178 cm3/g,中孔体积为0.792 cm3/g,平均孔径为4.4nm,最可几孔径为3.9nm.[结论]该研究对于扩大制备活性炭的原料,带动产棉区的农业经济发展具有重要的意义.     

巴旦杏核壳活性炭表征分析

以南疆地区盛产的巴旦杏核壳为原料,采用微波辐照磷酸法制备了巴旦杏核壳活性炭,使用物理吸附仪、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等测试方法研究了其性能。结果表明:巴旦杏核壳活性炭经热解、活化后,残留有机官能基团,活性炭晶型均以非晶态为主。巴旦杏核壳活性炭表面分布着大量孔洞,且孔洞以为微孔为主,BET比表面积达418.2 m2/g,总孔容达0.366 cm3/g,亚甲基蓝吸附值达231.5 mg/g。     

NaOH预处理制备介孔木糖渣活性炭及其性能

目的与普通活性炭比较,介孔活性炭具有疏水性好、孔体积大、导电性能好等优势,然而传统制备方法繁杂,原料成本较高。因此,探究新型介孔活性炭制备工艺尤为重要。方法以木糖渣为原料,采用NaOH预处理、低温硫酸辅助炭化与磷酸活化相结合的方法制备了高介孔率活性炭。通过单因素实验,分析NaOH预处理时间、浸渍比以及活化温度对活性炭的亚甲基蓝(MB)吸附性能的影响。结果研究表明:NaOH预处理脱除木质素促使原料形成孔隙通道,同时使木糖渣纤维发生润胀,有利于活化剂与原料接触,从而获得高介孔率、高比表面积活性炭。当NaOH预处理时间为4h,磷酸与原料浸渍比4:1,活化温度500℃,活化时间为1h所制备的活性炭具有较高的MB吸附值436mg/g。扫描电镜分析结果表明:样品表面含有丰富的大孔及中孔结构,整体活化充分均匀。氮气物理吸附-脱附分析结果表明:活性炭具有发达的孔隙结构,其比表面积和总孔体积分别高达2038m2/g和2.13cm3/g,其中介孔孔容1.56cm3/g,介孔率达到73.2%,平均孔径为4.18nm。结论采用适当的NaOH预处理有利于制备孔隙结构优越的活性炭,在重金属离子吸附、有机大分子废水处理以及电子元器件等领域有广泛的应用前景。本研究将为高比表面积介孔活性炭的制备奠定理论基础,并为工业木糖渣的高值化利用提供了一条新途径。      

活性炭制备的研究进展

本文系统评述了近年来活性炭的主要制备方法。其中化学活化短时间制备出高比表面积的活性炭,但却会带来较严重的污染;与化学活化相比,物理活化具有工艺简单、清洁等优点,但所制备活性炭的孔结构较低,吸附性能偏弱;物理化学活化法结合物理活化和化学活化两种方法的优点,可调节活性炭结构,制备出合适的活性炭;微波加热活化法不仅可以降低预处理成本,还可以提高加热速率。本文还比较了不同改性方法的优劣,并对高比表面积活性炭进行了展望。     

竹活性炭比表面积及其孔径对TiO_2/BAC光催化降解甲醛性能的影响

[目的]研究竹活性炭比表面积及其孔径对TiO2/BAC光催化降解甲醛性能的影响。[方法]以竹子为原料,按照不同浸渍比,用磷酸活化法制备不同孔径和比表面积的系列竹活性炭（BAC）作为载体;通过溶胶凝胶法制备负载型光催化剂（TiO2/BAC）,以水溶液中的甲醛作为目标污染物,考察所得的一系列负载型光催化剂的光催化性能;采用氮气吸附、SEM进行表征,研究了竹活性炭的孔径和比表面积对负载型光催化剂性能的影响。[结果]竹活性炭吸附和TiO2光解的协同效应使TiO2/BAC光催化剂对水溶液中甲醛的处理效率显著提高;比表面积较大、微孔较多、平均孔径为2~3 nm的竹活性炭有利于TiO2的负载,制备得到的复合光催化活性较高。[结论]为TiO2光催化剂的固化负载研究提供了理论依据。     

高介孔体积油茶壳活性炭的制备工艺研究

以生物质油茶壳为原料,氯化锌为活化剂,探讨活化温度、氯化锌与油茶壳的浸渍比、油茶壳颗粒大小对制备的活性炭的比表面积、孔体积和介孔体积的影响规律,并对活性炭的组织结构、形貌、石墨化程度及表面化学成分进行了分析。结果表明,在考察的活化温度(T=500℃~800℃)范围内,活化温度对活性炭的比表面积和孔体积具有较大的影响,对孔径影响较小;在500℃时制备的活性炭具有较高的高比表面积和孔体积,活化温度越高,活性炭的比表面积和孔体积越小;氯化锌与油茶壳浸渍比为1时,制备的活性炭为微孔体系,当浸渍比为4时,活性炭具有较高的比表面积和最大的孔体积,其比表面积和孔体积分别为1890m^2·g^-1和2.42cm^3·g^-1,介孔体积占总体积的83.06%;在考察的油茶壳颗粒尺寸范围内,油茶壳原料颗粒的粒径对活性炭的组织结构影响较小。表面形貌和化学组成分析结果表明,活性炭表面由菜花状的小颗粒堆积而成,相互贯通的蠕虫状孔结构构成其孔隙结构,其表面含有一定数量的醚基、羰基、酚羟基及羧基等含氧官能团。     

活性炭微孔结构对丁烷吸附的影响(英文)

[目的]研究活性炭微孔结构对丁烷吸附的影响。[方法]选用8个不同原料、不同工艺生产的活性炭,通过测定活性炭物理性能,研究了活性炭的微孔对丁烷吸附性能的影响。[结果]活性炭样品的比表面积、孔容积和孔分布与丁烷吸附有着密切的关系。微孔中的1.2～2.0nm 范围内的孔容积越大,活性炭丁烷活性越大;0.5～0.9nm的孔容积越大,活性炭丁烷持附性越大,导致BWC会越小。[结论]为活性炭的吸附研究提供参考。     

竹炭制备高比表面积活性炭及其电容性质研究

[目的]研究竹炭制备高比表面积活性炭及其电容性质。[方法]采用竹材加工剩余物制成的竹炭为原料,以氢氧化钾为活化剂制备了双电层电容器用活性炭,并通过正交试验研究了液固比、活化温度、活化时间及升温速率对产品吸附性能的影响。[结果]得到最优的活化工艺参数如下：碱炭比为4∶1,活化温度为770℃,活化时间为60 min,升温速率为10℃/min,比表面积高达2 379 m2/g,但其质量比电容不是最大。当比表面积为2 121 m2/g时,质量比电容最大（323 F/g）,但其体积比电容偏小。[结论]为研制高比电容量且具有实际应用价值的电极材料提供了依据。     

ZnCl2法制备的甘蔗渣活性炭对实验室有机废液的吸附特性

[目的]研究在不同条件下制得的海南甘蔗渣活性炭对有机实验室废水的处理能力。[方法]以ZnCl_2为活化剂,采用L16(43)正交试验法,研究以甘蔗渣为原材料制备活性炭的工艺,及其对实验室有机废液的吸附特性。[结果]影响活化效果的因素主次顺序为ZnCl_2溶液质量浓度、料液比、活化时间。在500℃时最佳活化的工艺条件为活化剂ZnCl_2溶液质量浓度180 g/L、料液比1.5、活化时间60 min,在该条件下制得的甘蔗渣活性炭对有机实验室废液的处理效果最好,活性炭粒径在100~120目为宜。[结论]该研究可为实验室有机废液处理提供科学依据。