稠环芳烃碳化行为研究

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1、北京化工大学硕士研究生学位论文日期：二0一四年五月三日拣一⋯⋯一明＼螋卿本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：二乏辨日期：—至型堕』扛关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识

2、产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在一年解密后适用本授权书。口非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。日期：学位论文数据集中图分类号0643学科分类号140．5099论文编号1001020140960密级公开学位授予单位代码

3、10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名王朝刚学号2011200960获学位专业名称凝聚态物理获学位专业代码070205课题来源自选研究方向新型炭材料论文题目稠环芳烃碳化行为研究关键词稠环芳烃，自生压碳化，碳纳米管，炭微球，电化学论文答辩日期2014．5．28宰论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师邵晓红教授北京化工大学物理学评阅人1卢贵武教授中国石油大学物理学评阅人2冯志芳副教授北京化工大学物理学评阅人3，评阅人4评阅人5答辩委员会主席祁欣教授北京化工大

4、学物理学答辩委员1陈信义教授清华大学物理学答辩委员2王义全教授中央民族大学物理学答辩委员3曹茂盛教授北京理工大学物理学答辩委员4荆坚教授北京化工大学物理学答辩委员5丁迎春教授北京化工大学物理学答辩委员6邵晓红教授北京化工大学物理学注：一．论文类型-1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要稠环芳烃碳化行为研究本文以

5、不同结构的稠环芳烃化合物(PAHs)为原料，采用自生压法进行碳化实验。研究原料稠环芳烃化合物结构以及碳化工艺对其碳化产物形态、结构和性能的影响。主要内容如下：分别以萘，蒽，芘，四氢萘，以中间相小球为原料制备的稠环芳烃类化合物等。选用四水合乙酸镍，四水合乙酸钴，硼酸作为催化剂，以一定比例，与碳源混合，进行碳化实验，通过对碳化温度，催化剂含量，升温速率等条件进行改变，研究在不同碳化条件下，不同种类的稠环芳烃碳化行为，对终产物的晶体结构，形貌特征进行表征分析。对稠环芳烃自升压法直接碳化产物的电化学性能进行

6、考察。将碳化产物作为锂离子二次电池电极材料，研究恒流(0．3mA及2C)的充放电性能。作为对比，具有PAH大分子平面片层堆砌结构的中间相小球和针状焦的石墨化产物也进行了电化学性能研究。1．由中间相沥青微球和十二稀在400oC下合成出带有烷基侧链的稠环芳烃化合物(MCMB-PAHs)，其相对分子质量为374-412。实验结果表明，对不溶不熔的中间相沥青直接进行烷基化处理，可以制备出可溶性良好的稠环芳烃化合物。2．分别研究了萘，蒽，MCMB．PAH，芘在900oC下自生压碳化产物的形态和结构，发现不同结

7、构的稠环芳烃化合物其碳化产物的形态和结构不同。萘和蒽的碳化产物为5～10微米的炭球，MCMB．PAIl的产物为1～5微米的炭球。芘的碳化产物为块状结构。随稠环芳烃苯环数量的增加，碳化产物的石墨结晶程度明显提高；同时由气相碳化过程为主导，逐渐转变为液相碳化过程主导，前驱体中存在的脂肪烃会导致产物结构的石墨结晶程度和直径有所下降。3．以萘和四氢萘为原料，考察了催化剂体系、碳化温度对碳化产物形态和结构的影响。在催化剂存在下，碳化产物中生成不同形态的炭结构。发现当原料为萘，催化剂为四水合乙酸镍，以3：1的摩

8、尔比进行自生压碳化，产物具有最高的石墨结晶度(57．1％)，含有大量直径30纳米左右的碳纳米管，并且形貌优于以四氢萘为原料自生压热解的产物。改变催化剂没有使产物的石墨结晶程度提高，也不能提高碳纳米管的含量。4．以萘为前驱体混合四水合乙酸镍，慢速升温进行自生压碳化不能生成碳纳米管结构。快速升温过程可以生成碳纳米管结构，并且在900oC，萘和四氢萘为原料制备的产物石墨结晶度最高，分别为57．1％和53．6％。5．考察了萘，蒽，芘和MCMB．PAH自生压碳化产物的“离子电池