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1、-范文最新推荐-1 / 20中间相碳微球的改性及性能表征摘要：中间相碳微球材料具有充放电效率高、寿命长等性能的材料，但其大电流性能有待提高。为此，改进中间相结构的性能，改善其容量性能和功率性能对进一步拓展其应用领域有积极意义。本实验采用中间相碳石墨对其进行酸化后再高温膨化处理，研究实验条件对其结构性能的影响，以期望得到高性能的中间相碳微球材料。经实验测定其酸化前后及膨化后密度，发现混酸和试样的配比、高温膨化前水分含量和膨化温度对其结构影响较大。8884关键词：中间相碳微球；石墨；膨化效果；酸化；堆积密度The Modification and Characterization of Mesop
2、hase Carbon MicrospheresAbstract: Mesophase carbon microspheres having a high charge-discharge efficiency， long life and other properties of the material， but its large current performance to be improved. Therefore， improving the performance of the intermediate phase structure， improve performance a
3、nd power performance of its capacity to further expand its field of application for the positive significance. In this study, mesophase carbon graphite heat acidified its expanding treatment， research experimental conditions affect the performance of its structure in order to expect a high-performan
4、ce carbon mesophase microspheres. The experimental determination of its acidification before and after puffing density， mixed acid and found that the ratio of the sample， high moisture content before puffing and puffing temperature greater impact on its structure.Keywords:Mesophase carbon microbeads
5、; Graphite; Popped; Acidification; Density目录-范文最新推荐-3 / 20摘要 iAbstracti目录 ii1.1MCMB 材料概述 11.2MCMB 材料的发展过程 2 3.1.3 烘干温度对 MCMB 结构的影响 183.1.4 膨化温度对 MCMB 结构的影响 183.1.5 实验五：膨化时间对 MCMB 结构的影响 183.2 试样处理前后微观形貌图 19 4 结论 21致谢 22参考文献 23-范文最新推荐-5 / 20中间相碳微球的改性及性能表征1 绪论尖端技术的迅速发展，迫切需要具有充放电效率高、寿命长等性能的材料。中间相碳微球材料就是
6、其中的一种。而且它还具有质轻、多孔、耐热、耐腐蚀、结构性能好、吸附能力强、易于加工等特点。它可用作高温隔热材料， 催化剂载体，吸附材料， 高温高额电缆绝缘材料， 核反应器的过滤器， 油分离器，腐蚀性气体、液体和熔融金属的过滤器及燃料电池的结构材料等1。中间相碳微球材料正在逐步地应用于机械工程、化学工程、核能工程和冶金工程等科学技术领域和现代化生产中。MCMB 是锂离子电池中一种很重要的负极材料，它具有充放电效率高、寿命长的特点，但其大电流性能有待提高。国内外，对中间相碳微球材料的研究和生产已做了大量工作。据不全面的调查， 美国、日本和苏联等国家都已发展了他们的典型产品。MCMB 是近年来一种新
7、兴的碳石墨材料前驱体，具有低温自烧结性能和杰出的化学稳定性、导电导热性和易石墨化等优点，而成为一种重要的新型碳材料。1.1MCMB 材料概述中间相炭微球(Mesocarbon Microbeads ，简称为MCMB)材料是一种新型碳石墨材料 ，它具有独特性能 ，如多孔 、质轻 、耐高低温、耐腐蚀、不溶不熔、结构性能好，易于加工等。所以，除把它作为发汗基材外，还可作高温隔热材料催化载体、吸附材料 、高温条件下高频电缆绝缘材料、核反应堆过滤器、-范文最新推荐-7 / 20油水分离器、腐蚀性气体或液体过滤器及宇宙返航飞行器和燃料电池的结构材料等等。它能广泛适应于化学工业炼油工业、高分子三大台成工业、
8、核动力工业以及宇航工业等，因此，加强技术开发和推广应用 ，具有光明的前景2。根据研究发现 MCMB 材料是由一连续固体所构成，在这一连续固体中分布有大量相通联通的开放空间或孔隙。MCMB 材料的主要用途包括电极、过滤器、化学吸收器、分子筛，振动片、触媒及触媒支持、化学硬件、机械密封、轴承、电子设备、牙科和外科的修复器械 及其他植人物、热泡缘体、轻质结构元件以及复合物基体。MCMB 材料用作电极时，发生于碳开孔表面处的电化学反应多于在外层平面表面上发生的电化学反应，因此这种电化学反应是由三维电化学话性而不是由固体电极的平面反应特性所决定的。 1.3MCMB 材料的性能MCMB 材料与其它碳石墨材
9、料不同之处， 在于它的总气孔率， 包括气孔直径和透气率，是有目的地增加和进行控制的。有的可按照所有石墨化材料同样的生产工艺制备而成， 只是在配料时加入特制的造孔添加剂经过焙烧和石墨化后，添加剂挥发掉，在制品中残留较多的气孔。有的则采用泡沫塑料在隔绝空气下焙烧而成。有的则是用特殊的沥青类材料在低于其熔点的温度下煅烧，制成毛坯，用毛坯钝化，然后进行热处理而成。不管采用那一种方法， 产品的气孔率较高， 达到生产 MCMB 材料的目的。随着MCMB 材料物理结构的不同，这种材料具有不同的性能4,5。它们共同特点如下：（1）体积密度小，与通常碳石墨材料相比， MCMB 材料体积密度小， 一般情况下， 其
10、体积密度为 0.951.10g/cm3。用沥青类材料处理的多孔碳石墨材料， 其体积密度为 1.0l 1.08g/cm3。 添加造孔剂制成的多孔碳石墨材料，其体积密度为0.90 1.12 g/cm3。但是，具有特别小气孔率的MCMB 材料， 其体积密度可小至 0.200.18 g/cm3。根据特殊用途， 也可制备体积密度较高的 MCMB 材料。MCMB 材料积密度最小，便于运输， 安装和使用，适用于特种用途。-范文最新推荐-9 / 20（2）气孔率高，无论是用挤压法还是模压法或其它方法成型的碳石墨材料都有一定的气孔率。尤其挤压法、模压苦成型的制品， 气孔率都比较高， 而MCMB 材料气孔率最高。
11、碳石墨材料的微现结构、机械强度、导热系数、热膨胀系数、液体渗透性、透气性、吸附性质、反应能力等等，都与制品中气孔的多少和气孔的特征有很大关系。气孔中， 贯通性气孔的多少和大小直接对材料的透气性和渗透性有重大影响。贯通性气孔的形成对多孔碳石墨材料具有重要的实际意义。MCMB 材料气孔率一般为 45% 55% 之同，但最高可达 80%此外，MCMB 材料耐热性、耐化学腐蚀性和可加工性等特点都与通常碳石墨材料一样。适用于高温、低温场合，可在各种酸、碱、盐等介质的条件下使用，应用范围广。 1.4.4 锂离子二次电池电极MCMB 本身具有球状结构，堆积密度比较高，单位体积嵌锂容量比较大。而且小球具有片层
12、状结构， 有利于锂离子的嵌入和脱嵌。另外，MCMB 外表面积比较小，在充放电过程中发生的边界反应少。因此，中间相炭微球材料可用于作锂离子二次电池的电极。石墨化程度高的 MCMB 用于锂离子二次电池具有很好的特性，用 MCMB 作电极制成的锂离子二次电池工作电压高达 3. 6 V ，为普通电池的 3 倍，并且循环寿命好(5001 000 次) ，可以在 - 2060 温度范围内使用。此外，这种电池还具有质量轻、无污染、比能量大( 120 W•h/kg) 、安全可靠、无记忆性等优点，很有可能向二次电池市场发起冲击，最终占据 Cd/ Ni 电池的传统第 4C(Cordless tools)
13、 市场6。1.4.5 催化剂载体中间相碳微球可吸附某些催化剂而成为催化剂载体，若对其进行等离子体预处理，可增大催化剂吸附量。如煤焦油沥青中间相炭微球吸附固定超细铂颗粒可形成催化剂，用等离子体预处理后催化剂的吸附量从 1. 6 3. 6 mg/ g 增加到 3.66. 2 mg/ g 。由于 MCMB 具有相对较大的导电性，也可用于电极的催化剂载体，Nozaki H 等于 1989 年首次采用 MCMB 作为载体制-范文最新推荐-11 / 20得了催化剂。另外，MCMB 还可用作填充材料、导电材料、阳离子交换剂、功能复合材料以及表面修饰炭材料等 。1.5MCMB 的研究方向及发展前景1.5.1
14、研究方向（1）单一结构产品生产为满足某种产品的特定要求，需要生产具有特定结构(如具有单一结构而无缺陷或几种单一结构单体按一定比例混合) 的 MCMB 。例如用做锂离子二次电池电极的 MCMB 要求具有良好的平面片层结构， 以便锂离子容易嵌入和脱嵌。因此，在制备用做锂离子二次电池电极的 MCMB 过程中就要尽量避免缺陷结构(如“洋葱” 状结构) 的生成。到目前为止，还不能做到这一点。所以，进行产品定向性研究也还是十分必要的。 1.5.2 发展前景中间相炭微球是继中间相沥青系针状焦和炭纤维后又一具有极大开发潜力和应用前景的新型炭材料，由于中间相炭微球具有较大导电性、导热性及表面活性，若能廉价高效地进一步制得具有特
