泡沫炭

摘要： 针对新型轻质高效和结构稳定的高性能隔热材料在航空航天领域的应用需求,以热塑性酚醛树脂为原料,引入氧化石墨烯(GO)进行改性,然后采用液相低压发泡/炭化工艺制备氧化石墨烯/酚醛树脂基泡沫炭(PCF)隔热材料。采用扫描电镜(SEM)、热分析仪、压汞仪和激光脉冲导热仪,对GO/PCF的结构及性能进行了测试与表征。结果表明:添加GO合理的质量含量是1.0%,添加量过大时,GO会团聚,影响泡沫炭的孔结构和微观结构,导致泡沫炭强度和体积密度下降,热导率上升;GO的适量引入可改善酚醛树脂的热稳定性,相对于未改性样品,1.0%GO/PCF的热解温度及热稳定性提高,残碳率提高5%;分散均匀的GO在酚醛树脂中形成三维多孔网状结构,具有良好的气流传热和辐射传热抑制效果;1.0%GO/PCF的体积密度为0.20 g/cm^(3),结构致密,热导率仅0.05 W/(m·K),具有优异的隔热性能。

摘要： 泡沫炭是一种新型炭素材料,它是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构的轻质多孔材料。相对于传统的多孔材料,泡沫炭因比表面积大、吸附性能优异、结构均匀、热稳定性好、强度高等优点而被用于吸附环境中的各种污染物。同时,在环境治理领域,泡沫炭还可负载各类功能性催化剂,构建吸附与特定功能间的协同效应,提高环境治理效率。泡沫炭具有整体式结构,其作为环境治理材料使用时可表现出良好的可回收性和重复利用性。综述了近年来泡沫炭作为吸附和载体材料在环境治理领域应用的研究进展,展望了泡沫炭未来的研究方向。

摘要： 【目的】根据木质素结构特点,探究一种木质素基泡沫炭制备方法,为木质素制备新型炭材料提供新的技术方法和产品。【方法】以酶解木质素为碳质前驱体,以氯化锌和酚醛树脂为催化剂和增强剂,在未添加发泡剂的情况下,经混合塑化、发泡、固化、炭化等工艺制备木质素基高比表面积泡沫炭;采用热重分析、扫描电子显微镜和氮气吸附等方法分析木质素发泡机理、过程以及制备的泡沫炭结构;通过测试泡沫炭的密度、机械性能、开孔率等质量指标,探讨发泡温度、氯化锌和酚醛树脂用量对泡沫炭结构的影响。【结果】热重分析结果表明,氯化锌显著催化并降低木质素热分解温度,使木质素发生热分解的温度与发生软化/塑化的温度重合,为木质素热分解产生的挥发性物质发挥发泡功能提供合适温度区域,酚醛树脂与木质素之间形成的三维网状结构赋予发泡前驱体较好的韧性和强度,为木质素自发泡提供基础。160~180°C是合适的发泡温度;氯化锌用量显著影响泡沫炭的密度和孔隙率,酚醛树脂用量主要影响泡沫炭的孔泡尺寸和开孔率。在未添加发泡剂的情况下,采用自发泡方法制备出体积密度为0.26~0.46 g·cm^(-3)、孔隙率为74%~85%、开孔率为82%~94%以及比表面积为524~1055 m^(2)·g^(-1)的孔泡结构较均匀的高比表面积木质素基泡沫炭。【结论】利用氯化锌催化木质素的热分解作用和木质素塑化等特性,可实现木质素自发泡,制备出发达孔泡结构的木质素泡沫炭,为木质素工业化利用提供一条新的技术路线。

摘要： 以Na_(2)CO_(3)为活性组分、泡沫炭(CF)为载体,本文借助等体积浸渍法制备了Na_(2)CO_(3)/CF非均相固体碱催化剂,通过SEM、SEM-EDS、FTIR、XRD、BET对其结构性能进行分析表征,结果显示:Na_(2)CO_(3)/CF的比表面积为182m^(2)/g,负载的Na_(2)CO_(3)以细小颗粒的形式均匀分布于CF泡壁表面,平均粒径<350nm。以菜籽油-甲醇体系为对象,分析了Na_(2)CO_(3)/CF的催化活性及重复利用性,并对酯交换反应的工艺条件进行优化,结果显示,在Na_(2)CO_(3)/CF用量为油重10%、反应时间180min、醇油物质的量比为27∶1、反应温度65°C的条件下,反应转化率高达97.80%,该催化剂重复利用5次,转化率仍可达94.48%。研究结果对开发以强碱弱酸盐为活性中心的碳基固体碱高效催化剂提供了新思路。

摘要： 煤的材料化是实现其低碳高值化利用的重要途径之一,煤基泡沫炭因其独特的物化性能具有良好的应用前景。以强黏结性焦煤为原料,采用常压自发泡法,在塑性区间内不同发泡温度条件下制得以开孔结构为主的无定型煤基泡沫炭;利用SEM、XRD、全自动压汞仪和真密度分析仪等手段表征了泡沫炭的微观形貌、泡孔结构和微晶结构,并采用电子压力试验机测定了泡沫炭的机械强度,分析了发泡温度对泡沫炭结构和性能的影响。结果表明,发泡温度不同引起原料煤热分解以及胶质体流动性行为变化,导致制备过程中煤样的发泡程度不同,进而对泡沫炭生料(NCF)的泡孔结构及碳骨架结构产生影响,使得在最大流动度对应的温度(480°C)作为发泡温度时所得NCF-480开孔率最高(70.89%)、体积密度最小(0.460 g/cm^(3)),但其碳骨架结构相对致密导致其机械强度提高,抗压强度和抗折强度分别达到1.63 MPa和1.11 MPa。经高温炭化,炭化泡沫炭(CCF)的孔径减小,开孔率和体积密度增大,同时缩聚反应使碳骨架更加致密,导致其机械强度明显提高。其中,CCF-490的平均孔径、开孔率以及体积密度均处于中间值且孔径差异较小,其机械性能表现最为优异,抗压强度和抗折强度分别达到8.52 MPa和5.14 MPa。合成的具有良好结构性能的煤基泡沫炭材料表现出优异的应用前景,同时也为煤炭的材料化高附加值利用提供了新思路。

摘要： 以柳林煤(LL)为原料,采用自发泡法制备生成了泡沫炭催化剂(CF1、CF2、CF3),在700°C的条件下分别对新疆淖毛湖长焰煤(NMH)和内蒙古胜利褐煤(SL)进行了Py-GC/MS热解实验,考察了不同孔结构泡沫炭对热解气态焦油产物分布的影响。研究结果表明:相较于半焦催化剂(SC),泡沫炭催化剂对提高煤热解焦油品质有着更为显著的优势。泡沫炭催化剂的催化性能与其孔结构、化学结构密切相关。CF1作用后,NMH、SL热解气态焦油总产量有了显著提高(分别增加了10.26%和31.31%),这与其合适的比表面积(281.14 m^(2)/g)、丰富的微孔结构(微孔面积占比88.96%)、适宜的反应活性相关。具备丰富多级孔结构、反应活性更高的CF2、CF3,使得NMH、SL热解焦油总产量降低。此外,CF系列催化剂均提高了煤焦油中轻质芳烃相对含量,且降低了含O、N、S化合物的相对含量。这说明CF催化剂可明显促进NMH及SL热解反应中的催化裂解、脱氧、芳构化等反应的发生,定向调控煤热解气态焦油产物。

摘要： 以落叶松木屑为原料,尿素为氮源,采用苯酚液化-物理发泡-活化工艺制备了落叶松基氮掺杂泡沫炭.通过SEM、XRD、XPS、TG和N2吸附-脱附等温线对材料的形貌、表面化学性质和孔结构进行表征,并测试了材料的CO2吸附容量和CO2/N2吸附选择性,考察了氮掺杂量及活化温度对CO2吸附性能的影响.研究结果表明:泡沫炭材料具有石墨层无序堆积的晶型结构,其无序性随着活化温度的升高而提高,氮掺杂会使其孔泡尺寸变小并降低其热稳定性;氮掺杂泡沫炭主要为微孔结构,微孔孔容占比最高可达95.83％.在活化温度为900°C、尿素掺杂量为4、6和8 g的条件下制备氮掺杂泡沫炭(NCF-4-900、NCF-6-900和NCF-8-900)的微孔孔径主要集中在0.50、0.81和1.26 nm,介孔孔径集中在3.85 nm左右;材料的掺杂氮以3种形式存在,活化温度为700和800°C时主要为吡啶型氮(N-6)和吡咯型氮(N-5);当活化温度达到900°C时部分N-5和N-6转化为热稳定性更好的四元型氮(N-Q),其中吡咯型氮含量最高;随着活化温度的升高,材料的CO2吸附容量提高,在25°C和100 kPa下NCF-8-900具有最高的吸附容量(3.19 mmol/g)和CO2/N2吸附选择性(118.63).

摘要： 采用玉米秸秆碱木质素部分替代苯酚与甲醛反应合成木质素基酚醛树脂,并利用正戊烷、正己烷、活性炭负载正己烷3种发泡剂,经过物理发泡、高温炭化分别制备得到木质素基泡沫炭CF-P、CF-H和CF-ACH.研究结果表明:不同发泡剂发泡制备得到的木质素基酚醛泡沫均具有良好的热稳定性,经800°C热分解后的最终炭收率依然为47.95％;木质素基酚醛树脂泡沫炭为非石墨化无定型炭,孔形呈球形或椭球形,孔径分布在20～300μm之间;3种泡沫炭表观密度在0.15～0.55 g/cm3之间,最高压缩强度可达13.13 MPa;CF-P、CF-ACH、CF-H比表面积分别为471.22、186.72和42.08 m2/g,开孔率都大于64％,微孔面积百分比均在77％以上.

摘要： 石油和有机溶剂泄漏是现今世界最普遍的环境问题,亟需有效的新兴材料来将油和有机溶剂从被污染的水体中分离出来,以解决这个全世界范围的环境问题.本研究以落叶松木屑和苯酚为主要原料,以浓硫酸和浓磷酸混合液为主要催化剂制备落叶松液化物,并将落叶松液化物经树脂化、发泡和炭化等过程来制得疏水的落叶松基活性泡沫炭.结果表明,所得的泡沫炭(CF)是一种具有多孔的相互连通的蜂窝状网络结构的轻质固体活性炭材料,并表现出良好的疏水性能.CF静态水接触角为105.6°,可以有效的吸附多种油类和有机溶剂,吸附环氧大豆油能达到自重的153倍.表明这种疏水的落叶松基活性炭泡沫在油水分离领域具有长远的潜力.

摘要： 以核桃壳粉为原料,通过液化、树脂化等工艺制备可发泡液化产物树脂,并借助发泡法制备大孔泡沫炭,重点考察发泡条件对泡沫炭的微观结构、表观密度、机械强度的影响.结果表明,对该树脂泡沫进行炭化处理时,在220～750°C之间应采用较慢的升温速率;借助表现密度、抗压强度及相应SEM图片分析发现,固化剂、发泡剂用量对泡沫炭泡孔的孔径、开孔率、内部缺陷有较大影响,而表面活性剂用量对泡沫炭泡孔分布的均匀性及抗压强度有较大影响.当固化剂用量为5％～6％、发泡剂用量为1％～3％、表面活性剂用量为8％时,可以获得表观密度较小、抗压强度中等、孔径约为40～70μm的大孔泡沫炭材料.

摘要： 以自制甲阶酚醛树脂为原料,通过发泡法制备泡沫炭,考察了发泡和炭化条件对泡沫炭的微观结构、晶体结构、机械强度的影响.结果表明,酚醛树脂泡沫应在200°C-650°C之间应采用较慢的升温速率进行炭化;借助XRD分析发现,炭化条件下所得泡沫炭主要以无定形炭存在;表面活性剂吐温80用量主要影响泡沫炭中泡孔的分布均匀性,发泡剂正已烷用量对泡沫炭的泡孔数量及孔径影响较大,而固化剂盐酸用量则对泡孔的孔径影响较大.在三者匹配较好的情况下,可获得表观密度低而抗压强度高的泡沫炭材料.较佳泡沫炭的制备工艺为:固化剂用量、表面活性剂和发泡剂用量分别为甲阶树脂质量的3％(Wt/Wt)、6％(Wt/Wt)和6％(Wt/Wt),此条件下所得泡沫炭的泡孔孔径在50μm-150μm之间,孔泡结构规整、孔壁较薄,其表观密度为0.276g/cm3,抗压强度为13.5MPa,是一种密度较低而抗压强度较高的泡沫炭材料.

摘要： 本文在热塑性酚醛树脂中均匀分散纳米SiO2填充改性,然后采用液相低压发泡方法制备得具有纳米孔径,增强增韧的纳米改性酚醛树脂基泡沫炭.研究了纳米粒子的不同含量对泡沫炭的表面形貌、孔径结构、抗压强度和导热系数的影响及其规律.结果表明:添加一定量的纳米SiO2改性,使泡沫炭结构更加致密,纳米孔径分布更均匀,改善了泡沫炭的机械性能和隔热性能;纳米SiO2最佳含量为树脂质量的1-4％;相对于未改性的泡沫炭,改性后泡沫炭的抗压强度和导热系数分别增大18％和减小10％,冲击强度相应提高8％左右.

摘要： 目的：采用新载体泡沫炭制负载型TiO2光催化剂。方法：以网格型块状泡沫炭为载体，钛酸丁酯和乙醇为原料，用溶胶-凝胶法及浸渍法制备负载型TiO2光催化剂。SEM、XRD进行分析表征，以卤钨灯为实验光源对泡沫炭负载TiO2光催化剂进行了光降解性能研究。结果：负载浓度为1：8，负载次数为2，光照时间5h，甲基橙的降解率可达89%。结论：泡沫炭负载TiO2光催化剂制备简单，光催化效果令人满意。

摘要： 以AR中间相沥青为前驱体、硼酸粉末为添加剂制备泡沫生料，经高温热处理后，获得掺硼泡沫炭，研究了硼酸对泡沫炭结构和导热性能的影响及作用机理。采用SEM观察泡沫炭的微观结构，采用XRD和拉曼光谱分析泡沫炭的石墨微晶结构。结果表明，硼酸的添加有利于泡沫炭韧带和结点处有序度的提高。高温热处理过程中，硼酸分解的硼对泡沫炭起到了有效地促进石墨化作用，提高了泡沫炭的石墨化度，增大了其石墨微晶的尺寸，改善了其韧带片层的排列状况，从而泡沫炭的热导率得到明显提高。

摘要： 以日本三菱中间相沥青为原料制备了中间相沥青基泡沫炭，考察了固化方式和焦化时间对泡沫炭结构和性能的影响，研究发现，石墨化后由焦化固化方式制备的泡沫炭显示了较大的微晶尺寸和较高的石墨化度;用长时间焦化方法制备泡沫炭，焦化时间的延长使中间相沥青的分子排列越好，石墨化后石墨层的排列也越好。

摘要： 为实现中间相沥青基泡沫炭(MPCF)的增强，利用化学气相渗透法(CVI)对两种不同结构特征的MPCF进行了不同时间的增密处理，并采用扫描电子显微镜和x射线衍射仪对增强泡沫炭的结构进行了表征和分析。研究发现泡沫炭的体积密度随增强时间延长呈指数函数变化；在热解炭对泡沫炭孔壁缺陷的修补和增厚双重作用下，泡沫炭强度和热导率都有大幅提高。因此，CVI法增密法是泡沫炭增强的有效手段。

摘要： 以煤直接液化残渣提取物沥青烯为碳源、聚氨酯泡沫为模板、硝酸镍为金属源,通过牺牲模板复制技术和催化石墨化技术成功制备由碳包金属纳米粒子(Ni@C)原位组装而成的泡沫炭(CF)整体吸波材料.采用扫描电镜、透射电镜等技术手段研究Ni@C/CF复合材料的形貌及微观结构,通过矢量网络分析仪研究材料的电磁参数及吸波性能.结果表明,Ni的引入改善了泡沫炭材料基体的微观结构,在泡沫炭基体内部原位形成碳包金属纳米粒子,增强了材料的磁损耗和界面极化,显著提高其吸波性能.Ni添加量达到10％时(Ni10@CF)在频率为14.3GHz具有最大的电磁波损耗(-16dB),有效吸波带宽(RL≥-10dB)大于5GHz(12.5-18GHz).

摘要： 本文介绍了在常压下利用中间相沥青热解产生气体而自发泡得到中间相沥青泡沫,并在空气中将其固化、炭化制备成中间相沥青泡沫炭。讨论了中间相沥青的热重曲线与发泡温度、固化温度的关系,并考察了搅拌速率对发泡的影响。发现以100％中间相含量的中间相沥青为发泡原料,在搅拌速率为100转／分的条件下,选择在350～420°C区间发泡,在550°C固化2小时,可得到稳定的泡沫均匀的50～100μm的中间相沥青泡沫,然后在1100°C炭化2小时后,可制得泡沫尺寸为100～200μm的中间相沥青泡沫炭。

摘要： 本发明公开了一种表面泡沫状炭/炭复合材料的制备方法，用于解决现有的制备方法制备的炭/炭复合材料的初始细胞粘附率较差的技术问题。技术方案是将经过处理的炭/炭复合材料标记为样品A；将酚醛微球和酚醛树脂形成均匀的溶液；将溶液涂刷于样品A表面，标记为样品B；将样品B置于烘箱中，经保温-升温-保温-再升温处理，得到样品C；将样品C置于真空炉中，经升温-升温-保温-降温速处理，冷却得到表面泡沫状的炭/炭复合材料。由于在炭/炭复合材料表面涂刷碳泡沫料浆，经过固化和碳化，改善成骨细胞在炭/炭复合材料表面的附着行为，表面细胞附着率由背景技术的40％～60％提高到了70％～85％。

摘要： 本发明公开了一种自发泡制备酚醛泡沫材料的方法，以水为溶剂，以明胶引发酚、醛、明胶快速共聚反应，同时利用有机二酸与醛的Knoevenagel反应，加热脱羧放出CO

摘要： 本发明公开了一种利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫及制备方法，由聚氨酯生产过程中吸收废气的活性炭与高活性多元醇、甲苯二异氰酸酯及水反应制得。本发明以聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭为原料，具有成本低廉，远低于常规制造活性炭的费用。同时，活性炭中吸附的原料参与反应，也充分提高了生产过程中的原料利用率。

摘要： 本发明公开了一种表面泡沫状炭/炭复合材料的制备方法，用于解决现有的制备方法制备的炭/炭复合材料的初始细胞粘附率较差的技术问题。技术方案是将经过处理的炭/炭复合材料标记为样品A；将酚醛微球和酚醛树脂形成均匀的溶液；将溶液涂刷于样品A表面，标记为样品B；将样品B置于烘箱中，经保温-升温-保温-再升温处理，得到样品C；将样品C置于真空炉中，经升温-升温-保温-降温速处理，冷却得到表面泡沫状的炭/炭复合材料。由于在炭/炭复合材料表面涂刷碳泡沫料浆，经过固化和碳化，改善成骨细胞在炭/炭复合材料表面的附着行为，表面细胞附着率由背景技术的40％～60％提高到了70％～85％。

摘要： 一种炭泡沫预制体增强炭基复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、固化剂，按照质量百分比为100∶5∶5∶25的配比搅拌，再加入占总量3～15wt.％短切炭纤维混合，分散均匀后放入预热80～100°C的烘箱中加热发泡固化，得到炭纤维增强的酚醛泡沫；(2)将步骤(1)得到的炭纤维增强的酚醛泡沫放在真空炭化炉中，在1～2Pa的低真空下，以10～20°C/h的升温速率加热到900～1000°C并保温2～3h，得到炭纤维增强的炭泡沫预制体；(3)在1000～1050°C的温度下，沉积压力为0.5～5kPa，以天然气为炭源，氮气为载气，采用CVI工艺致密400～600h；(4)对步骤(3)经过致密化处理的材料在2000～2300°C高温下进行热处理，处理时间为3～5h。该材料具有质量轻、强度高、成本低、耐腐蚀、耐磨损、热膨胀系数低等优点。

摘要： 本公开提供了一种酚醛树脂泡沫及泡沫炭的制备方法，其制备方法以酚类化合物、醛类化合物作为原料，添加粘结剂，水作为溶剂，以二氧化碳的有机胺溶液作为发泡剂进行酚醛树脂缩合反应，获得酚醛树脂泡沫，所述有机胺为含有胺基的液体有机化合物。本公开采用的发泡方法能够使得发泡过程在低温低压下即可完成，所得泡沫孔隙均匀，结构稳定，并且具有易控制、毒性低、价格低廉等优点。

摘要： 本发明提出了一种对由煤焦油沥青和石油沥青等原料制备的高软化点中间相沥青直接进行加氢处理的方法，包括以下步骤：将高软化点中间相沥青与供氢剂充分混合，在380‑450°C的温度条件下，0.5‑30MPa的压力下进行加氢反应，反应过程进行搅拌；反应结束后降至室温得到改性中间相沥青。本发明在一定程度上降低了中间相沥青的软化点，改善其流变性能并进一步提高了其发泡性能及发泡均匀性。相比传统方法，即先对原料进行加氢改性后再进一步制备中间相沥青，本方法直接对高软化点中间相沥青进行加氢处理，中间相沥青的收率更高；加氢剂成本降低，中间相沥青收率增高，以上两效果相结合可明显降低本发明中泡沫炭前驱体的生产成本。

摘要： 本发明涉及一种泡沫炭前驱体、孔径均匀的石墨泡沫炭及制备方法，针对由于中间相沥青本身组分复杂性导致所制备泡沫炭孔径不均匀的问题，对中间相沥青进行氧化热处理，在保持中间相沥青热塑性的前提下，使中间相沥青分子间发生部分氧化交联反应，从而提高其热稳定性和发泡过程中的反应均匀性，最终实现孔径均匀的高导热泡沫炭制备，具体包括如下步骤：将中间相沥青装入反应釜中，通入含氧气体，在搅拌下进行改性反应，所述改性反应的温度为280‑350°C，时间为0.5‑48h，搅拌速率为30‑300r/min。反应结束经冷却后得到泡沫炭前驱体。本发明不添加发泡助剂辅助中间相沥青发泡，提高了泡沫炭热导率和力学性能，孔径离散率≤20％，单位原料沥青生产的泡沫炭产品量提高20‑40％。

摘要： 本发明为一种泡沫炭前驱体、石墨泡沫炭及其制备方法，以乙烯焦油沥青为原料，通过组分分离和热聚合工艺制备具有小域型光学织构的中间相沥青(即泡沫炭前驱体)，具体包括如下步骤：将乙烯焦油沥青经与含烯烃键的芳香溶剂充分搅拌进行溶解，溶解完成后的混合物进行固液分离，得到不溶组分；将得到的不溶组分送至反应釜，升温进行热缩聚反应，保持搅拌，反应过程中采用氮气鼓泡，反应结束后冷却降温即得泡沫炭前驱体，泡沫炭前驱体的泡沫炭石墨微晶尺寸相比由广域型中间相沥青制备的泡沫炭更小，这能在保持其较易石墨化的特性、石墨化泡沫具有较高热导率的基础上，使制备的泡沫炭具有更高的力学性能。

摘要： 本公开提供了一种酚醛树脂泡沫及泡沫炭的制备方法，其制备方法以酚类化合物、醛类化合物作为原料，添加粘结剂，水作为溶剂，以二氧化碳的有机胺溶液作为发泡剂进行酚醛树脂缩合反应，获得酚醛树脂泡沫，所述有机胺为含有胺基的液体有机化合物。本公开采用的发泡方法能够使得发泡过程在低温低压下即可完成，所得泡沫孔隙均匀，结构稳定，并且具有易控制、毒性低、价格低廉等优点。