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时间:2019-05-26
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1、第ww卷第v期林业科学∂²¯1wwo²1vuss{年v月≥≤∞×≥∂∞≥≤∞¤µqouss{新型生物质碳材料的研究进展tu马晓军赵广杰kt1天津科技大学天津vssuuu~u1北京林业大学北京tsss{vl摘要}碳材料是重要的结构材料和功能材料o利用生物质原料制备各种碳材料o可以降低碳材料生产成本o实现碳材料的可持续发展∀本文较系统地介绍了新型生物质碳材料的制备方法以及应用前景o总结了近年来国内外生物质碳纤维!生物质活性碳纤维!生物质碳分子筛等碳材料的相关研究报道∀关键词}生物质~碳纤维~活性碳纤
2、维~碳分子筛中图分类号}×±vx文献标识码}文章编号}tsstpzw{{kuss{lsvpstwzpswΠρογρεσσοφΝεωΒιοµασσ2ΒασεδΧαρβονΜατεριαλσtu¤÷¬¤²∏±«¤²∏¤±ª¬¨kt1ΤιανϕινΥνιϖερσιτψοφΣχιενχε&ΤεχηνολογψΤιανϕινvssuuu~u1ΒειϕινγΦορεστρψΥνιϖερσιτψΒειϕινγtsss{vlΑβστραχτ}≤¤µ¥²±°¤·¨µ¬¤¯¶¤µ¨¬°³²µ·¤±·¶·µ∏¦·∏µ
3、¤¯°¤·¨µ¬¤¯¶¤±§©∏±¦·¬²±¤¯°¤·¨µ¬¤¯¶q∂¤µ¬²∏¶¦¤µ¥²±°¤·¨µ¬¤¯¶¦¤±¥¨³µ²§∏¦¨§¥¼¥¬²°¤¶¶µ¤º°¤·¨µ¬¤¯¶oº«¬¦«¦¤±µ¨§∏¦¨³µ²§∏¦·¬²±¦²¶·¶¤±§¤¦«¬¨√¨¶∏¶·¤¬±¤¥¯¨§¨√¨¯²³°¨±·²©¦¤µ¥²±°¤·¨µ¬¤¯¶q׫¬¶³¤³¨µ¶¼¶·¨°¬¦¤¯¯¼¬±·µ²§∏¦¨¶³µ²¦¨¶¶¬±ª°¨·«²§¶¤±§¤³³¯¬¦¤·¬²±¶²©±¨º¥¬²°¤¶¶2¥¤¶¨
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5、·¬√¤·¨§¦¤µ¥²±©¬¥¨µ~¦¤µ¥²±°²¯¨¦∏¯¤µ¶¬¨√¨¶碳材料以其优良的耐热性能!高导热系数!良好化学惰性!高电导率等优点o被广泛应用于冶金!化工!机械!电子!航空等领域∀近年来o由于化石资源的短缺o碳材料的发展和应用受到了限制∀生物质资源如林业生物质!农业废弃物!水生植物!能源植物等属于可再生资源而成为化石资源的替代品o而且大部分生物质资源都含有丰富的碳元素o成为制备各种碳材料的丰富原料∀自碳材料诞生起o以可再生的生物质资源为原料制备各种碳材料一直都是研究者关注的重点k
6、≤«∏°εταλqousst~¤½¤®²√εταλqot
7、
8、u~胡勇胜等ousstl∀t新型生物质碳材料目前o研究较多和应用比较广泛的新型生物质碳材料有各种生物质碳纤维!生物质活性碳纤维!生物质碳分子筛∀111生物质碳纤维碳纤维是纤维状的碳素材料o含碳量
9、sh以上∀它是利用各种有机纤维在惰性气体中!高温状态下炭化而制得∀作为高性能纤维的一种o碳纤维既有碳材料的固有特性o又兼备纺织纤维的柔软可加工性o是先进复合材料最重要的增强材料∀由于其特有的高比强度!高拉伸模量!低密度!耐高温!抗烧蚀!低热膨胀
10、等特殊性能o已成为发展航天航空等尖端技术和军事工业必不可少的新材料∀目前碳纤维制备方法主要有有机纤维法和气相生长法∀以各种生物质原料为前驱体的碳纤维o其制备大多采用有机纤维法o即采用不同的有机纤维为原料o经纺丝!氧化!炭化!石墨化!表面处理!上胶!卷绕及包装o分别制得各种不同性能的碳纤维和石墨纤维k王茂章等ot
11、{wl∀112生物质活性碳纤维活性碳纤维k¤¦·¬√¤·¨§¦¤µ¥²±©¬¥¨µo≤ƒl是将碳纤维及可炭化纤维经过物理活化!化学活化或两者兼有的活化反应所制得的具有丰富和发达孔隙结构的
12、功能型碳纤维∀常使用的活化剂是水蒸气和二氧化碳k≤ul或两者同时使用∀活性碳纤维多用作吸附材料!催化剂载体!电极材料等∀有别于作为增强体的碳纤维o收稿日期}ussypttptx∀基金项目}国家自然科学基金项目kvswztvxtl~国家林业局木材科学与技术重点实验室开放研究基金项目k≤•ussypswl∀tw{林业科学ww卷≤ƒ的力学性能并不高o不能用作结构材料件~但由于比一般活性碳有着更为优越的孔隙结构和形态o成为各国积极开发的第三代活性碳吸附材料k罗泾源等ot
13、{
14、l∀113生物质碳分子筛碳分
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