二次炭化温度对竹炭导电性能及结构的影响

摘要

竹炭(Bamboo charcoal,BC)有一定的导电性能,具有被应用于电气材料领域的潜力.为提高竹炭的导电性能,本研究以绝缘竹炭为原料进行二次炭化,研究了二次炭化温度对竹炭理化性能及结构的影响.采用元素分析仪、量热仪、比表面积及孔隙度分析仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对竹炭的基本理化性能及微观结构进行测试.结果表明,700～1500°C内,随着炭化温度的升高,竹炭的比表面积先增大后减小,碳含量从82.45％增加至96.87％,固定碳含量从81.22％增加至96.3％,热值从31.385 MJ/kg增加至34.904 MJ/kg,电导率从10-8 S/cm增加至92.94 S/cm;二次炭化降低了竹炭的极性,并且在纤维帽和细胞壁上形成许多大孔结构,竹炭的这种特征使其可作为复合材料的增强相;二次炭化后,竹炭形成弧形石墨边缘,石墨化程度随着温度的升高逐渐增大,BC1500的(002)峰对应的微晶尺寸为0.334 nm,接近石墨条纹间距0.34 nm.二次炭化显著增强了竹炭的导电性能,这是碳含量提高、细胞壁和纤维帽进一步收缩以及弧形石墨边缘形成的综合结果.二次炭化为高品质炭的制备提供了一种简单高效的方法.