碳材料催化石墨化研究

《碳材料催化石墨化研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳材料催化石墨化研究（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、分析化学专业毕业论文分析化学专业毕业论文 精品论文精品论文 碳材料催化石墨化研究碳材料催化石墨化研究关键词：聚丙烯腈基碳纤维关键词：聚丙烯腈基碳纤维 酚醛树脂酚醛树脂 阳极氧化阳极氧化 化学镀化学镀 石墨化石墨化摘要：碳材料具有高比强度、高比模量、耐热、耐化学腐蚀、耐摩擦、导电、 导热、抗辐射、良好的阻尼、减震、降噪等一系列综合性能，是理想的耐烧蚀、 结构和功能性复合材料组元；酚醛树脂具有原料易得、成本低廉、耐热、耐烧 蚀、工艺性良好等优点，是常用的复合材料的基体树脂。碳材料广泛应用于航 空航天、国防军事等尖端领域以及高级体育休闲用品、医疗器械、机械、交通 等民用行业。碳材料的性能与其结晶度、

2、宏微观结构和表面特性等方面有很大 的关系，通过高温热处理等方法可以使碳由无序向有序化结构发展(即石墨化)。 许多研究表明，适当添加一些无机、有机添加剂可以有效地降低转化温度(催化 石墨化)。因此，碳材料石墨化的研究，尤其是催化石墨化研究是国内外碳材料 研究的重点。基于此，本论文对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维和 PAN 基碳纤维增强酚 醛树脂复合材料的催化石墨化以及化学镀和电镀方法修饰碳纤维做了研究，具 体研究内容如下： (1)电化学表面处理 PAN 基碳纤维的催化石墨化研究：采 用阳极氧化和 SnCl2 敏化+PbCl2 活化方法预处理碳纤维，然后利用化学镀方法 将 Ni-B 沉积到碳纤维表面。

3、重点研究了阳极氧化法及 Ni-B 催化剂对 PAN 基碳 纤维石墨化的影响；通过扫描电镜图观察纤维表面形貌的变化，采用 X 射线衍 射法和激光拉曼光谱法对碳纤维组织结构演变进行了表征。结果表明，阳极氧 化和 Ni-B 催化剂对碳纤维的石墨化均具有促进作用。 (2)Ni-Co 合金对 PAN 基碳纤维的催化石墨化：采用阳极氧化方法预处理碳纤维，利用电镀方法将 Ni-Co 沉积到碳纤维表面；研究了 Ni、Co、Ni-Co 催化体系体系对 PAN 基碳纤 维石墨化度的影响。结果表明，Ni-Co 催化体系的催化石墨化效果比单独的 Ni、Co 催化效果好，说明了 Ni-Co 催化体系对 PAN 基碳纤维

4、石墨化具有显著的 催化效果。当 Ni/Co 原子比为 2：1 时，2400热处理温度下，碳纤维的 d002 降低到 0.3359 nm，Lc(002)增高 31.02 nm，展示了最高的石墨化度。Ni-Co 合 金催化石墨化方法简单，石墨化效果好，可开发应用于碳/碳复合材料的催化石 墨化。 (3)碳纤维增强树脂基复合材料石墨化的研究：采用简单的溶胶-凝胶 法在 PAN 基碳纤维上均匀的修饰了 Ti-B 催化剂涂层然后制备碳纤维增强酚醛树 脂复合材料。通过电镜扫描分析得出 Ti-B 催化的碳纤维和酚醛树脂结合比较均 匀且结合紧密。同时利用拉曼光谱和 X 线衍射法研究了 Ti-B 催化体系对 PA

5、N 基 碳纤维增强树脂复合材料石墨化程度的影响；通过比较得出，Ti-B 催化体系对 碳基复合材料展示了很好的催化剂效果，同时随着温度升高，碳材料的石墨化 程度逐渐提高。在 2400热处理温度下，碳的 d002 降低到 0.3363 nm，催化石 墨化效果较好，为进一步研究碳纤维增强树脂基复合材料的石墨化度与力学性 质的关系奠定了基础。正文内容正文内容碳材料具有高比强度、高比模量、耐热、耐化学腐蚀、耐摩擦、导电、导 热、抗辐射、良好的阻尼、减震、降噪等一系列综合性能，是理想的耐烧蚀、 结构和功能性复合材料组元；酚醛树脂具有原料易得、成本低廉、耐热、耐烧 蚀、工艺性良好等优点，是常用的复合材料的基

6、体树脂。碳材料广泛应用于航 空航天、国防军事等尖端领域以及高级体育休闲用品、医疗器械、机械、交通 等民用行业。碳材料的性能与其结晶度、宏微观结构和表面特性等方面有很大 的关系，通过高温热处理等方法可以使碳由无序向有序化结构发展(即石墨化)。 许多研究表明，适当添加一些无机、有机添加剂可以有效地降低转化温度(催化 石墨化)。因此，碳材料石墨化的研究，尤其是催化石墨化研究是国内外碳材料 研究的重点。基于此，本论文对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维和 PAN 基碳纤维增强酚 醛树脂复合材料的催化石墨化以及化学镀和电镀方法修饰碳纤维做了研究，具 体研究内容如下： (1)电化学表面处理 PAN 基碳纤维的催化

7、石墨化研究：采 用阳极氧化和 SnCl2 敏化+PbCl2 活化方法预处理碳纤维，然后利用化学镀方法 将 Ni-B 沉积到碳纤维表面。重点研究了阳极氧化法及 Ni-B 催化剂对 PAN 基碳 纤维石墨化的影响；通过扫描电镜图观察纤维表面形貌的变化，采用 X 射线衍 射法和激光拉曼光谱法对碳纤维组织结构演变进行了表征。结果表明，阳极氧 化和 Ni-B 催化剂对碳纤维的石墨化均具有促进作用。 (2)Ni-Co 合金对 PAN 基碳纤维的催化石墨化：采用阳极氧化方法预处理碳纤维，利用电镀方法将 Ni-Co 沉积到碳纤维表面；研究了 Ni、Co、Ni-Co 催化体系体系对 PAN 基碳纤 维石墨化度的

8、影响。结果表明，Ni-Co 催化体系的催化石墨化效果比单独的 Ni、Co 催化效果好，说明了 Ni-Co 催化体系对 PAN 基碳纤维石墨化具有显著的 催化效果。当 Ni/Co 原子比为 2：1 时，2400热处理温度下，碳纤维的 d002 降低到 0.3359 nm，Lc(002)增高 31.02 nm，展示了最高的石墨化度。Ni-Co 合 金催化石墨化方法简单，石墨化效果好，可开发应用于碳/碳复合材料的催化石 墨化。 (3)碳纤维增强树脂基复合材料石墨化的研究：采用简单的溶胶-凝胶 法在 PAN 基碳纤维上均匀的修饰了 Ti-B 催化剂涂层然后制备碳纤维增强酚醛树 脂复合材料。通过电镜扫描

9、分析得出 Ti-B 催化的碳纤维和酚醛树脂结合比较均 匀且结合紧密。同时利用拉曼光谱和 X 线衍射法研究了 Ti-B 催化体系对 PAN 基 碳纤维增强树脂复合材料石墨化程度的影响；通过比较得出，Ti-B 催化体系对 碳基复合材料展示了很好的催化剂效果，同时随着温度升高，碳材料的石墨化 程度逐渐提高。在 2400热处理温度下，碳的 d002 降低到 0.3363 nm，催化石 墨化效果较好，为进一步研究碳纤维增强树脂基复合材料的石墨化度与力学性 质的关系奠定了基础。 碳材料具有高比强度、高比模量、耐热、耐化学腐蚀、耐摩擦、导电、导热、 抗辐射、良好的阻尼、减震、降噪等一系列综合性能，是理想的耐

10、烧蚀、结构 和功能性复合材料组元；酚醛树脂具有原料易得、成本低廉、耐热、耐烧蚀、 工艺性良好等优点，是常用的复合材料的基体树脂。碳材料广泛应用于航空航 天、国防军事等尖端领域以及高级体育休闲用品、医疗器械、机械、交通等民 用行业。碳材料的性能与其结晶度、宏微观结构和表面特性等方面有很大的关 系，通过高温热处理等方法可以使碳由无序向有序化结构发展(即石墨化)。许 多研究表明，适当添加一些无机、有机添加剂可以有效地降低转化温度(催化石 墨化)。因此，碳材料石墨化的研究，尤其是催化石墨化研究是国内外碳材料研究的重点。基于此，本论文对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维和 PAN 基碳纤维增强酚醛 树脂复合材料

11、的催化石墨化以及化学镀和电镀方法修饰碳纤维做了研究，具体 研究内容如下： (1)电化学表面处理 PAN 基碳纤维的催化石墨化研究：采用 阳极氧化和 SnCl2 敏化+PbCl2 活化方法预处理碳纤维，然后利用化学镀方法将 Ni-B 沉积到碳纤维表面。重点研究了阳极氧化法及 Ni-B 催化剂对 PAN 基碳纤 维石墨化的影响；通过扫描电镜图观察纤维表面形貌的变化，采用 X 射线衍射 法和激光拉曼光谱法对碳纤维组织结构演变进行了表征。结果表明，阳极氧化 和 Ni-B 催化剂对碳纤维的石墨化均具有促进作用。 (2)Ni-Co 合金对 PAN 基 碳纤维的催化石墨化：采用阳极氧化方法预处理碳纤维，利用

12、电镀方法将 Ni- Co 沉积到碳纤维表面；研究了 Ni、Co、Ni-Co 催化体系体系对 PAN 基碳纤维石 墨化度的影响。结果表明，Ni-Co 催化体系的催化石墨化效果比单独的 Ni、Co 催化效果好，说明了 Ni-Co 催化体系对 PAN 基碳纤维石墨化具有显著的催化效 果。当 Ni/Co 原子比为 2：1 时，2400热处理温度下，碳纤维的 d002 降低到 0.3359 nm，Lc(002)增高 31.02 nm，展示了最高的石墨化度。Ni-Co 合金催化 石墨化方法简单，石墨化效果好，可开发应用于碳/碳复合材料的催化石墨化。 (3)碳纤维增强树脂基复合材料石墨化的研究：采用简单的溶

13、胶-凝胶法在 PAN 基碳纤维上均匀的修饰了 Ti-B 催化剂涂层然后制备碳纤维增强酚醛树脂复合材 料。通过电镜扫描分析得出 Ti-B 催化的碳纤维和酚醛树脂结合比较均匀且结合 紧密。同时利用拉曼光谱和 X 线衍射法研究了 Ti-B 催化体系对 PAN 基碳纤维增 强树脂复合材料石墨化程度的影响；通过比较得出，Ti-B 催化体系对碳基复合 材料展示了很好的催化剂效果，同时随着温度升高，碳材料的石墨化程度逐渐 提高。在 2400热处理温度下，碳的 d002 降低到 0.3363 nm，催化石墨化效果 较好，为进一步研究碳纤维增强树脂基复合材料的石墨化度与力学性质的关系 奠定了基础。 碳材料具有高

14、比强度、高比模量、耐热、耐化学腐蚀、耐摩擦、导电、导热、 抗辐射、良好的阻尼、减震、降噪等一系列综合性能，是理想的耐烧蚀、结构 和功能性复合材料组元；酚醛树脂具有原料易得、成本低廉、耐热、耐烧蚀、 工艺性良好等优点，是常用的复合材料的基体树脂。碳材料广泛应用于航空航 天、国防军事等尖端领域以及高级体育休闲用品、医疗器械、机械、交通等民 用行业。碳材料的性能与其结晶度、宏微观结构和表面特性等方面有很大的关 系，通过高温热处理等方法可以使碳由无序向有序化结构发展(即石墨化)。许 多研究表明，适当添加一些无机、有机添加剂可以有效地降低转化温度(催化石 墨化)。因此，碳材料石墨化的研究，尤其是催化石墨

15、化研究是国内外碳材料研 究的重点。基于此，本论文对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维和 PAN 基碳纤维增强酚醛 树脂复合材料的催化石墨化以及化学镀和电镀方法修饰碳纤维做了研究，具体 研究内容如下： (1)电化学表面处理 PAN 基碳纤维的催化石墨化研究：采用 阳极氧化和 SnCl2 敏化+PbCl2 活化方法预处理碳纤维，然后利用化学镀方法将 Ni-B 沉积到碳纤维表面。重点研究了阳极氧化法及 Ni-B 催化剂对 PAN 基碳纤 维石墨化的影响；通过扫描电镜图观察纤维表面形貌的变化，采用 X 射线衍射 法和激光拉曼光谱法对碳纤维组织结构演变进行了表征。结果表明，阳极氧化 和 Ni-B 催化剂对碳纤维

16、的石墨化均具有促进作用。 (2)Ni-Co 合金对 PAN 基 碳纤维的催化石墨化：采用阳极氧化方法预处理碳纤维，利用电镀方法将 Ni- Co 沉积到碳纤维表面；研究了 Ni、Co、Ni-Co 催化体系体系对 PAN 基碳纤维石 墨化度的影响。结果表明，Ni-Co 催化体系的催化石墨化效果比单独的 Ni、Co催化效果好，说明了 Ni-Co 催化体系对 PAN 基碳纤维石墨化具有显著的催化效 果。当 Ni/Co 原子比为 2：1 时，2400热处理温度下，碳纤维的 d002 降低到 0.3359 nm，Lc(002)增高 31.02 nm，展示了最高的石墨化度。Ni-Co 合金催化 石墨化方法简单，石墨化效果好，可开发应用于碳/碳复合材料的催化石墨化。 (3)碳纤维增强树脂基复合材料石墨化的研究：采用简单的溶胶-凝胶法在 PAN 基碳纤维上均匀的修饰了 Ti-B 催化剂涂层然后制备碳纤维增强酚醛树脂复合材 料。通过电镜扫描分析得出 Ti-B 催化的碳纤维和酚醛树脂结合比较均匀且结合 紧密。同