探索石油焦系水性中间相沥青的研究

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1、天津大学硕士学位论文石油焦系水性中间相沥青的研究姓名：王九洲申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王成扬20090601中文摘要本论文以研究水性中间相沥青的制备和性质为目的，对水性中间相沥青的基本形态和形成机理进行了深入研究。本文采用KOH化学活化水性中间相沥青制备双电层电容电极材料。本实验还研究了氧化石墨在炭化过程中形态结构的变化，发现炭化温度与氧化石墨的断面形态有一定的关系。本实验以石油焦为原料混酸法制备水性中间相沥青，通过扫描电子显微镜(SEM)，透射电子显微镜(TEM)，X射线电子衍射(Xlm)，热失重(T

2、GA)，红外光谱(FT-IR)，光电子能谱(XPS)等分析手段，对水性中间相沥青的表面形态和内部结构进行表征。研究发现：水性中间相沥青表面存在多种含氧官能团，比如C--O，．COO。，oN02，．S03H等；水性中间相沥青是一种能溶于碱液不溶于酸液的炭材料。采用KOH活化水性中间相沥青，得到比表面积3316m2儋的活性炭，这种活性炭样品含有部分中孔，电流密度为50mA／g时，质量比电容为337F／g，是一种良好的双电层电容器电极材料。本论文对氧化石墨的片层结构与炭化温度之间的关系进行了初步的研究，结果表明随着炭化温度的

3、升高，部分官能团受热分解，氧化石墨层间距变小。关键词：水性中间相沥青；表面官能团；双电层电容器；氧化石墨ABSTRACTThispaperwasaddressedonstudyingthepreparationandcharacterizationofaqua-mesophasepitch(AMP)，thebasicformandformationmechanismofAMPwereinvestigateddeeply．HighperformancecarbonelectrodeswerepreparedbyKOHac

4、tivationusingAMPasprecursor．Thisexperimentalsostudiesthemorphologychangeofgraphiteoxideincarbonizationprocess，thereiscertainrelationshipbetweencarbonizationtemperatureandthestructureofgraphiteoxide．ThepreparationofAMPwasinvestigatedbyoxidationofpetroleumcokewith

5、mixnlresofconcentratedsulfuricandnitricacid．InordertofurtherstudythesurfacemorphologyandinternalstructureofAMP,aseriesofmodemanalysismethods，suchasSEM，TEM，XRD，TGA，FT-11LXPSwereused．Theresearchshowsthatavarietyofoxygen．containingfunctiongroups(C=0，一C00‘，-N02，。S03

6、H)existinthesurfaceofAMP,whichisaninterestingmaterialthatcandissolveinalkalinesolutionbutcannotdissolveinacidicsolution．AMPisdifficulttobegraphitizedwasconfimedwiththeaidofTEMobservationandXRDanalysis．Theactivatedcarbonpreparedunderoptimumconditionshadspecificsu

7、rfaceareaover3300m‘／gandpartialporesizeof2-5nm．Resultsshowthattheactivatedcarbonwithhighsurfaceareahaveahighgravimetriccapacitanceof337F／g．Thispaperalsostudiestherelationshipbetweencarbonizationtemperatureandthelamellarstructureofgraphiteoxide．Researchshowsthatt

8、heinterlayerdistanceofgraphiteoxidedecreasedwiththeincreaseofcarbonizationtemperatureandoxygen—containingfunctiongroups’thermaldecomposition·KEYWORDS：Aqua-mesophaseEl