中間相瀝青炭微球（Mesocarbon Microbeads,MCMBs）是一種新型炭材料,具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高的導(dǎo)電性以及導(dǎo)熱性,是制備高性能炭材料的優(yōu)質(zhì)前軀體,在諸多領(lǐng)域有應(yīng)用價值。MCMBs具有獨(dú)特的球形形貌、層片分子平行堆砌的微觀結(jié)構(gòu)以及作為電極材料時的優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、良好的倍率性能等特點(diǎn),成為一種有前景的鋰電池負(fù)極材料。由碳原子組成的六角型呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)的平面二維納米材料石墨烯（Graphene）,具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高比表面積、高強(qiáng)度和剛度等諸多優(yōu)良特性。物理化學(xué)性能優(yōu)異的石墨烯,在高能量密度、高功率密度的鋰離子電池負(fù)極材料方向有著非常重要的應(yīng)用價值。本論文以煤焦油瀝青為原料,采用熱縮聚法,研究了原料組成對MCMBs形成的影響,通過改變聚合溫度、恒溫時間等因素來探索合理的制備工藝。重點(diǎn)通過添加石墨烯,誘導(dǎo)原料瀝青中的芳烴分子取向排列,促進(jìn)MCMBs的形成,考察了石墨烯添加量、溫度、時間等因素對MCMBs形貌、結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制的影響。對MCMBs進(jìn)行炭化和石墨化處理后,進(jìn)行電化學(xué)性能測試。利用偏光顯微鏡、SEM、XRD及FTIR等測試儀器對MCMBs的形貌、... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１?－?１?ＭＣＭＢｓ的形態(tài)結(jié)模型??Ｆｉｇ?１－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌｓ?ｏｆ?ＭＣＭＢｓ??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???烴分子尺寸較小，它們相互堆積形成規(guī)則的片狀堆積單元，這些堆積單元不是直接形??成中間相小球，是構(gòu)成球形微域，進(jìn)一步作為基本單元再組合成ＭＣＭＢｓ�！拔⒂驑�(gòu)筑”??理論的示意圖如圖１－３所示：??＜３?—?＿卜——中間相球體??（ａ）片狀芳?（ｂ）片狀分了堆??否分子?積中元?（ｃ）屮間相瀝ｆｆ的微域??（分＆紺裝單兒）?（準(zhǔn)取向分廣組裝甲兒）??圖１－３?“微域構(gòu)筑”理論示意圖??Ｆｉｇ?１－３?Ｔｈｅ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｄｏｍａｉｎ?ｂｕｉｌｄｉｎｇ?ｔｈｅｏｒｙ??在“微域構(gòu)筑”理論中，假設(shè)中間相形成過程中出現(xiàn)了片狀分子堆積單元，但在??實際實驗中并未觀察到。我國科研工作者經(jīng)德齊等［７］對“微域構(gòu)筑”理論作出進(jìn)一步??的發(fā)展，提出“界面層轉(zhuǎn)化機(jī)理”。該機(jī)理表明，在瀝青與催化劑接觸的界面層內(nèi)，小??分子芳烴轉(zhuǎn)化成平面大分子，在ｎ－ｊｉ鍵的作用下，平面大分子發(fā)生面面層積進(jìn)而形成??片層單元，直接參與到形成中間相的過程中。該機(jī)理認(rèn)為，中間相小球體均相成核優(yōu)??先發(fā)生在催化劑富集的區(qū)域，形成的晶核同步生長，最終形成粒徑均勻的ＭＣＭＢｓ。??“界面層轉(zhuǎn)化機(jī)理”總體上與“平面芳烴分子一堆積單元一中間相小球體”的形成過??程相吻合。經(jīng)德齊等人的工作，對“微域構(gòu)筑”理論在中間相形成過程中出現(xiàn)了片狀??分子堆積單元的假設(shè)作出了較合理的解釋。??（３）?“顆粒基本單元構(gòu)筑”理論。??天津大學(xué)王成揚(yáng)教授在對非均相成核中間相炭微球的研究中，對碳質(zhì)中間相形成??過程的機(jī)理提出了?“顆�；締卧獦�(gòu)筑”（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ?ｆｒｏｍ?Ｇｒａｎｕｌａｒ?Ｂａｓｉｃ?Ｕｎｉｔｓ，ＢＧＢＵ）?

?第１章緒論???雜？藝＃??⑷平曲分子?（ｂ）中Ｍ相構(gòu)筑中．元?（ｃ）中間相球體?（ｄ）碳化ＭＣＭＢ??圖１?－?４?“顆粒單元構(gòu)筑”理論示意圖??Ｆｉｇ?１－４?Ｔｈｅ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?Ｂｕｉｌｄｉｎｇ?ｆｒｏｍ?Ｇｒａｎｕｌａｒ?Ｂａｓｉｃ?Ｕｎｉｔｓ?ｔｈｅｏｒｙ??１．３中間相瀝青炭微球的制備方法??目前，主要采取熱縮聚法、乳化法和懸浮法等方法制備ＭＣＭＢｓ。??１．３．１縮聚法??ＭＣＭＢｓ作為碳質(zhì)中間相發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，其形成過程是中間相瀝青形成??的必經(jīng)環(huán)節(jié)。縮聚法是以富含稠環(huán)芳烴的化合物為原料，在反應(yīng)釜中進(jìn)行熱處理�？s??聚法制備ＭＣＭＢｓ的過程大致為：在密閉的高溫高壓反應(yīng)釜中放入適量的富含稠環(huán)芳??烴的煤瀝青等原料，通入適量的惰性氣體并維持適宜的壓力，按照合適的升溫速率，??將體系溫度升至指定溫度（一般在３５０°Ｃ？４５０°Ｃ范圍內(nèi)），在該溫度下恒溫一段時間，??待反應(yīng)結(jié)束體系冷卻至室溫，得到含有ＭＣＭＢｓ的固態(tài)聚合產(chǎn)物，將聚合產(chǎn)物溶于某??種有機(jī)溶劑［９］，通過適宜的方法，得到的溶劑不溶物即為ＭＣＭＢｓ�？s聚法工藝流程如??圖１?－?５所示：??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高溫煤瀝青中間相熱轉(zhuǎn)化行為[J]. 楊桃,劉犇,宋燕,馬兆昆,宋懷河,劉占軍.  新型炭材料. 2019(06)
[2]AlCl3催化中溫煤瀝青制備中間相炭微球的研究[J]. 馬豪,宋賽鷹,袁滿,左浩淼,曹瑞雄,劉學(xué)偉,馬兆昆,宋懷河.  炭素技術(shù). 2019(04)
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[4]Enhanced Roles of Carbon Architectures in High?Performance Lithium?Ion Batteries[J]. Lu Wang,Junwei Han,Debin Kong,Ying Tao,Quan-Hong Yang.  Nano-Micro Letters. 2019(01)
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碩士論文
[1]乳化法制備中間相瀝青炭微球及其電化學(xué)性能研究[D]. 李想.北京化工大學(xué) 2018
[2]添加劑對中間相炭微球粒徑的影響及機(jī)理研究[D]. 王富孟.太原理工大學(xué) 2018
[3]瀝青聚合條件對炭材料電化學(xué)性能的影響[D]. 佟令文.北京化工大學(xué) 2017
[4]多級孔二氧化鈦微球用作高效液相色譜柱填料的色譜性能研究[D]. 王夢炎.天津大學(xué) 2016
[5]優(yōu)質(zhì)中間相瀝青的制備及性能研究[D]. 康樹濤.北京化工大學(xué) 2013
[6]中間相瀝青炭微球的乳液法制備及電化學(xué)性能研究[D]. 宋前前.北京化工大學(xué) 2013
[7]中間相碳微球的制備與研究[D]. 李春艷.長沙理工大學(xué) 2013
[8]小粒徑中間相炭微球的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 徐斌.北京化工大學(xué) 2011
[9]中間相炭微球的制備及性能研究[D]. 孫國娟.北京化工大學(xué) 2011
[10]催化熱處理MCMB用作鋰離子電池負(fù)極材料的研究[D]. 李禎.北京化工大學(xué) 2007



本文編號：3093491