气体流速及温度对IG-110核级石墨氧化速率的影响

采用热重分析方法研究了600～750℃温度范围内,空气流速在1～10L/min范围内变化时IG-110核级石墨的氧化行为,分析了气体流速和温度对氧化速率的影响,并计算了相应的氧化动力学参数。实验结果表明IG-110石墨在空气中的氧化速率同时与反应温度和气体流速成正比,其中后者的影响效应随着温度的升高而增大。但相对来讲,在实验考察范围内,气流速度对IG-110石墨氧化速率的影响作用较弱,与温度升高带来的影响相比可以忽略。     

氧化石墨的清洗工艺改进及其结构表征

采用改进的Hummers法制备氧化石墨,盐酸清洗之后,取代传统的水清洗方法,加入碱(NaOH)溶液中和溶液中的H+,直到溶液变为中性为止,真空冷冻干燥获得氧化石墨。利用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)对氧化石墨的化学结构及性能进行表征。结果表明,碱洗氧化石墨的层间距为0.82 nm,石墨层间成功地插入了羟基(C—OH)、羧基(—COOH)、环氧基(C—O—C)等含氧官能团,Raman分析证实碱洗氧化石墨结构良好,微晶尺寸La=5.05 nm,SP~2平面域尺寸有微弱的增加,表明碱对氧化石墨有一定的还原性。该法简单容易,可快速制备氧化石墨,为氧化石墨的大量生产提供了一个新的途径。     

铝用石墨阴极孔隙结构与石墨化程度关系研究

铝用石墨阴极孔隙结构的常规研究方法难以对不同石墨化程度材料进行快速量化和智能化分析。根据体视学原理在二维空间定义孔隙结构参数,采用图像分析技术对不同类型石墨阴极孔隙结构的孔隙率、孔径、形状因子、孔隙取向及连通率等进行分析表征。结果表明,所用图像分析方法可定量分析石墨阴极材料的孔隙结构特征,并显示其与材料石墨化程度的规律性关系,所获数据有助于评价阴极材料性能和优化阴极制备过程参数。     

石墨电化学氧化制备纳米粒子及其表征

利用电化学氧化，在氨介质中将石墨氧化剥离。通过光子相关光谱（PCS）、透射电镜（TEM）、选区电子衍射（SAD）、粉末X射线衍射（XRD）、傅立叶红外转换光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）等分析表征，表明电解过程中石墨被剥离成50nm左右的颗粒，这些纳米颗粒以无定型的多层和单层结构并存。层片上含有石墨氧化后产生的含氧官能团，赋予其良好的亲水性并可稳定地分散于水介质中。     

石墨粒度对膨胀石墨孔隙结构的影响

为研究不同粒度的鳞片石墨在膨胀过程中孔结构的变化情况,采用不同粒度的石墨在相同条件下经酸化、高温膨胀获得膨胀倍数不同的膨胀石墨.用扫描电镜观察原料石墨、可膨胀石墨及膨胀石墨形貌,结合膨胀石墨的膨胀倍数,结果发现用不同粒度石墨制备的膨胀石墨的孔隙结构（缠绕空间、V型裂开和网络型孔隙）的特征基本相同,但尺寸随粒度呈规律性的变化.证实石墨粒度、孔隙结构尺寸与膨胀倍数三者之间存在对应关系,粒度是石墨膨胀倍数不同的重要因素.     

铝用石墨质阴极不同焙烧温度下孔隙结构演化

采用图像分析方法研究铝用石墨质阴极在不同焙烧温度下孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔径分布、形状因子、视孔隙比表面积、连通性等参数的变化规律和孔隙复杂度的分形特征.结果表明:随着焙烧温度增加,孔隙率逐渐增大,而视孔隙比表面积、形状因子和连通性呈先减小后增大趋势;石墨质阴极试样不同温度下焙烧生成孔隙均符合分形规律,借助图像分析孔隙结构参数和分形维数可界定不同典型焙烧温度下阴极孔隙结构的演变特征,并据此提出相应的孔隙特征演化模式.     

分级加载下核级石墨密封垫片的压缩回弹性能研究

为加强核级石墨密封垫片的密封效果,提高核电密封系统的可靠性,通过试验的方法分别研究了核级石墨密封垫片在4级加载、8级加载和1次加载三种不同加载方式下的压缩回弹曲线以及压缩率、回弹率,通过对比分析,探索加载方式对垫片压缩回弹性能的影响和加载方式对垫片压缩回弹性能作用的内在机理。研究结果表明,分级加载对垫片的压缩回弹性能有较大影响,垫片的石墨密封环随着分级加载次数的增加,塑性变形逐渐积累发生硬化,使得垫片的压缩模量逐渐增大;相较于1次加载,采用4级加载、8级加载使得垫片的压缩率逐渐增大,回弹率不断下降,分级加载次数越多使得垫片压缩回弹性能下降越明显。因此,采用1次加载或较少分级次数加载更有助于保证垫片的密封性能。     

石墨纤维表面与孔隙的结构表征及分形性质分析

为了研究和分析石墨纤维表面与孔隙的结构和分形性质,采用场发射扫描电子显微镜、电感耦合等离子体发射光谱仪、全自动物理吸附分析仪对其进行测试与表征.研究结果表明:石墨纤维以圆柱状存在,直径约为12～18 μm,表面较光滑,缺陷较少,有利于气体吸附;石墨纤维碳的质量分数约为95.86 %,还含有少量的N、H、O、S和微量的Ca、Fe、Mg、Si、Al等元素,生产过程中留下的孔道不多;石墨纤维的比表面积较大,其微孔体积占总孔体积的97.98 %,平均孔径在微孔区域,且孔径分布较窄,包含大量0.84 nm左右和少量1.21 nm左右的微孔,较丰富的微孔结构使其具有良好的吸附性能;石墨纤维的表面与孔隙具有较好的分形特性,分形维数分别为2.11和2.99,是一种有工业前景的吸附材料.     

石墨纤维表面与孔隙的结构表征及分形性质分析

 
为了研究和分析石墨纤维表面与孔隙的结构和分形性质,采用场发射扫描电子显微镜、电感耦合等离子体发射光谱仪、全自动物理吸附分析仪对其进行测试与表征.研究结果表明：石墨纤维以圆柱状存在,直径约为12～18μm,表面较光滑,缺陷较少,有利于气体吸附;石墨纤维碳的质量分数约为95.86%,还含有少量的N、H、O、S和微量的Ca、Fe、Mg、Si、Al等元素,生产过程中留下的孔道不多;石墨纤维的比表面积较大,其微孔体积占总孔体积的97.98%,平均孔径在微孔区域,且孔径分布较窄,包含大量0.84nm左右和少量1.21nm左右的微孔,较丰富的微孔结构使其具有良好的吸附性能;石墨纤维的表面与孔隙具有较好的分形特性,分形维数分别为2.11和2.99,是一种有工业前景的吸附材料.     

溶剂热法制备十二胺改性的氧化石墨及其表征

为了改善氧化石墨的亲油性,获得能够在有机溶剂甲苯中稳定分散的氧化石墨,以改进的Hummers法制备的氧化石墨胶体为前躯体,通过溶剂热法,在不同的反应条件下用十二胺对氧化石墨进行改性,制备了疏水的功能化氧化石墨.采用X射线衍射、紫外-可见分光光度计、红外光谱、拉曼和接触角测试对所得产物进行表征,考察了反应条件对产物结构及疏水性的影响.结果表明:经十二胺处理后氧化石墨的—COOH能与十二胺中的胺基发生反应,生成酰胺基团;在120℃,3h溶剂热条件下经过十二胺处理后的氧化石墨表现出了较好的疏水性,能均匀分散在甲苯中,真空抽滤获得的氧化石墨薄膜接触角由未处理前的16.9°提高到101.7°.     

膨胀石墨吸附工业油品的研究

膨胀石墨经氧化插入有机化合物,制备出不同膨胀体积的膨胀石墨.实验表明膨胀石墨可以吸收不同的实验油品,每克膨胀石墨可吸附40～70g实验油品,其滞留吸附量为8～30g.由扫描电镜测定显示样品的表面和内部形成了网络状的孔结构.     

膨胀石墨与活性炭对几种工业油吸附性研究

采用天然鳞片石墨经化学氧化、有机化合物插层,水洗,干燥,高温膨化的方法,制备了不同膨胀体积的膨胀石墨,以膨胀石墨和活性炭为吸附剂,工业油为吸附质,对比了膨胀石墨与活性炭对工业油的吸附能力．用重量法测定了两种吸附剂对吸附质的吸附量和滞留吸附量,并比较了两种吸附荆对吸附质的吸附量和滞留吸附量．实验结果表明膨胀石墨对实验油品的吸附量比活性炭的吸附量高13～23倍,膨胀石墨比活性炭的滞留吸附量大．膨胀石墨的膨胀体积越大,吸附性能越强．并用SEM对膨胀石墨的形貌进行了表征,探讨了膨胀石墨的吸附机理．     

石墨/纳米氧化锆复合颗粒的制备及表征

以ZrOCl2·8H2O为前驱物,采用非均匀成核技术对天然鳞片石墨表面进行改性处理,制备出石墨/纳米氧化锆复合颗粒.考察不同氧化锆加入量对复合颗粒亲水性的影响.结果表明,改性后石墨/纳米氧化锆复合颗粒的亲水性能得到提高.采用Zeta电位测试仪以及TGA-DSC分析仪,分别对改性前后颗粒的表面电位和热失重进行表征.结果表明,复合颗粒的等电点从pH＝2.5位移到pH=5.3.抗氧化性能也得到了一定的提高,氧化失重率从98.9%变为93.1%.SEM及EDS分析结果表明,复合颗粒表面包覆了一层致密的纳米尺度的氧化锆颗粒,其平均粒径为数十纳米.XPS能谱检测进一步表明,复合颗粒表面出现Zr的特征峰,且C1s的电子结合能向高能方向移动了0.4 eV.     

三元石墨插层化合物的合成与表征

采用混合熔盐法，以CuCl2，FeCl3为客体材料，粒径1—10μm天然鳞片石墨为主体材料，合成出2，3阶结构的三元石墨层间化合物CuCl2—FeCl3—GICs．简述其制备工艺，应用XRD，SEM，EDS对产物的晶体结构、表面形貌及元素组成进行测试表征，并检测和分析其电磁传导性能．测试结果表明CuCl2—FeCl3—GICs是一种新型轻质导电材料．     

球墨铸铁的石墨核心及其结构

使用离子刻蚀、热氧腐蚀和萃取复型等多种方法制样，用扫描电镜、透射电镜辅以电子探针综合检测了球墨核心的组成、结构及其与铁水和变质剂成分的关系。研究结果表明：球墨核心成分与原铁水及变质剂的成分有关，核心是多种多样的。电子衍射鉴定出三种核心的结构，作为基底的异质核心与石墨有良好的晶格匹配关系，错配度小于１２．５％。最后分析归纳了夹杂物作为石墨核心的条件。     

高定向石墨材料的研究进展

普通石墨材料由于制备工艺条件、原料组成等多方面的原因,其导电和导热性能均不能满足日益发展的高科技领域的要求。作为高导热石墨材料的一种,热解石墨因其高定向性及具有许多特殊的物理化学性能（如各向异性显著、良好的传导性能等）,在许多领域更显示了其不可替代的优越性能,在宇航、微电子、机械及仪表、医疗等工业部门中获得了广泛应用。特别是在单色器方面的应用,促使越来越多的人开始进行这方面的研究。但热解石墨的生产工艺条件要求较高,因此,通过其他途径来制取高定向石墨,扩大其应用范围具有很重要的意义,这也是炭素材料工作者长期以来的研究方向。     

微观缩松对蠕铁微观组织和力学性能的影响

微观缩松缺陷的位置分布、体积大小表现出随机性特点,会对材料微观组织和宏观力学性能产生影响. 通过微观组织观测,研究了微观缩松对蠕墨铸铁材料微观组织的影响. 同时,建立了含微观缩松缺陷的三维代表性体积元模型,通过施加周期性边界条件和拉伸位移载荷,研究了微观缩松对蠕墨铸铁材料宏观力学性能的影响. 结果表明,蠕铁材料微观缩松缺陷周围组织中含有Ce,Mg元素,表明稀土蠕化剂与所研究的蠕墨铸铁的微观缩松的形成有密切联系,增加了材料内部形成微观缩松的倾向. 随着材料内部微观缩松体积分数的增加,材料的宏观等效弹性模量呈线性降低;微观缩松还会造成材料内局部区域的应力集中,易于微小裂纹的萌生及扩展.      

基于核磁共振技术的疏松砂岩油藏微粒运移伤害机理

准噶尔盆地阜东斜坡区头屯河组疏松砂岩油藏物性非均质性强,孔喉结构复杂,储层开发过程存在微粒运移现象。为明确微粒膨胀、运移对储层微观孔喉结构的伤害作用机理,基于室内物理流动模拟实验结合低场核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)技术,定量评价头屯河组油藏储层的微观孔喉伤害程度,明确微粒运移伤害主要控制因素。结果表明：微粒膨胀引起的孔喉结构伤害程度平均为6.84%,微粒运移造成的伤害程度高于微粒膨胀的伤害程度,达到9.16%。其中介于0.01～9.33 ms较小孔喉的伤害程度较高,微粒膨胀、运移对孔喉的伤害程度平均为5.64%、7.60%。孔隙度、渗透率、分选系数与储层微观孔喉伤害程度呈负相关关系,排驱压力与孔喉伤害程度呈正相关。蒙脱石+伊蒙混层含量高是导致阜东斜坡区头屯河组疏松砂岩油藏微粒膨胀的重要因素,砂粒运移则是微粒运移的宏观表现。从微观尺度揭示了疏松砂岩油藏在生产阶段发生砂粒运移对储层造成的伤害机理,研究成果可为生产现场优化开发方案、降低储层伤害程度提供理论依据,实现疏松砂岩油藏的高效开发。     

对天然鳞片石墨及椰壳活性炭进行液相氧化的初步研究

以天然鳞片石墨和椰壳活性炭为原料，在Hummers法基础上制备了氧化石墨和氧化活性炭，研究了液相天然鳞片石墨和椰壳活性炭氧化前后的结构与性能的变化．结果表明：液相氧化过程中存在表面氧化和层间氧化两种氧化反应机制，石墨质材料既有表面氧化也有层间氧化，而炭质材料则以表面氧化为主．表面氧化的结果使氧化石墨和氧化活性炭中均含有大量极性基团，这些基团的存在使它们表现出较强的极性和一定的化学活性．层间氧化使氧化石墨的层间距由原石墨的0．3354nm增加到0．8981nm，石墨片层之间的基团及H2O分子的存在是层间距增大的主要原因．在稀的碱性溶液中，氧化石墨层离后为针状或扁球状纳米颗粒，颗粒之间存在一定的团聚，而氧化活性炭为球状纳米颗粒，团聚后呈直链状．