中间相炭微球改性及其双电层性能研究.pdf

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1、·46·材料导报B：研究篇2012年9月(下)第26卷第9期中间相炭微球改性及其双电层性能研究刘小红，王成扬，郑嘉明，陈明鸣(天津大学化工学院，天津300072)摘要在沥青中加入适量热固性酚醛树脂，利用树脂上大量的活性基团增加活性位点。通过偏光显微镜、扫描电子显微镜、氮气吸脱附、循环伏安和恒流充放电测试考察了树脂对球体的表面形貌和微观结构的影响。结果表明，微观结构相对表面形貌变化的贡献较突出，显著改善了中间相炭微球在高扫描速率下的电容特性。关键词中间相炭微球酚醛树脂形貌微观结构中图分类号：TQ127．rl文献标识

2、码：AStudyontheEDLCPerformanceofModifiedMesocarbonMicrobeadsLIUXiaohong，WANGChengyang，ZHENGJiaming，CHENMingming(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，TianjinUniversity，Tianjin300072)AbstractTheresole-typephenolicresinwasblendedwithcoal—tarpitchtoincreasethea

3、ctivepositionthroughtheutilizationofabundantactivatedgroupsinresin．TheinfluencesofresinonthemorphologyandmicrostructureofMCMBwereinvestigatedbyopticalmicroscopy。scanningelectronmicroscopy，nitrogenadsorptionat77K，cyclevol—tammetryandgalvanostaticcharge／dischar

4、gemethods．Theresultsindicatethatresindoesntdestroythemorphologybuthaseffectonmicrostructure，andtheMCMBscapacitivebehaviorsathighscanrateareimproved．Keyw0rdsmesocarbonmicrobead，phenolicresin，morphology，microstructure0引言固化，具体参数见表2。表1原料沥青的性质中间相炭微球(MCMB)自被发现以来，就以

5、其独特的形Table1Propertiesofcoal—tarpitch态和结构引起众多关注[_1]，其应用开发广泛分布在锂离子电池、色谱柱填料、超高比表面积活性炭_7和高密高强材料等方面。在形成机理方面，至今学界也没有形成统一的观点，研究方法涉及到原料研究(均相成核和非均相成表2热固性树脂的参数(20~C)核[9。)以及添加剂研究(如硫、石墨、炭黑等l_1])。酚醛树Table2Parametersofresoletypephenolicresin(20℃)脂作为一种廉价易得的添加剂，具有大量活性反应位点，虽C

6、ontentofsolid／50~55然曾报道过其与沥青的混合共炭化的研究l1。，但数量较Viscosity／(Pa·s)0．1～O．3少，共炭化生成MCMB并将其应用到双电层电容器的研究更是为数不多。1．2活化MCMB的制备本实验以含少量QI的煤沥青和热固性酚醛树脂为原1．2．1制备MCMB料，热缩聚生成MCMB，并采用KOH化学活化法得到比表将原料沥青破碎，加入到反应釜中，按照一定的升温速面积超过2500m。／g的活性炭微球；讨论了酚醛树脂对成球率加热，使其达到软化点熔化，此时将酚醛树脂按沥青质量及其活化的影

7、响以及对电容性能的提升作用。的20加入到反应釜中，充分搅拌混合，恒温1h后搅拌升温，待温度达到440℃时，恒温处理3h，得到中间相沥青。1实验用洗油将中间相沥青加热溶解，过滤除去母液后，在索1．1原料氏抽提器中用甲苯抽提18h，再把固体不溶物用丙酮洗涤2～天津中温煤沥青(CTP)，沥青的软化点和组成分析见表3次，然后离心分离，干燥后产物记为MCMB／RS。1(质量分数／)。为了对比，本研究也做了平行实验，即不加入酚醛树脂，热固性酚醛树脂(RS)，棕红色透明粘性液体，加热即可只用中温沥青缩聚生成MCMB。*国家自然

8、基金(51172160)刘小红：女，1986年生，硕士研究生，主要从事中间相炭材料研究E-mail：liuxhong2005@163．eom王成扬：通讯作者，男，1955年生，教授，主要从事煤化工和新型炭材料研究E-mail：cywang@tju．edu．en·48·材料导报B：研究篇2012年9月(下)第26卷第9期从表3可以看出，MCMBactivated有较大的比表