无定型碳电化学石墨化研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21872107
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0205.电化学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:袁亚庭; 胡杨; 张春燕; 张基琛; 王晓燕; 冀晓燕; 吴泽生;
- 关键词:
项目摘要
Artificial graphite, which is prepared through graphitization of amorphous carbon, has many important applications in the field of modern materials and energy. The current graphitization process, the Acheson process invented more than 100 years ago, requires a temperature as high as 3000 centigrade, thus is energy intensive and suffers from great difficulties in failure of equipment materials. Moreover, these high-temperature processes are applicable only to a few “graphitizable” carbons, whereas the majority of amorphous carbons are traditionally “nongraphitizable”. Recently, we found that cathodic polarization in molten calcium chloride can lead to the graphitization of various kinds of amorphous carbons, including that can be derived in large quantities from renewable biomaterials that are traditionally “nongraphitizable”, at merely 820 centigrade. This finding promises a low temperature, low cost process for converting various amorphous carbons to valuable graphite materials. In this project, we will systematically investigate the influence of molten salts, electrode polarization, temperature, and the amorphous carbon type, morphology and size as well as heteroatoms (oxygen, nitrogen and sulfur) doping on the electrochemical graphitization process, and on the composition, structure and morphology of the resulting graphite. We will reveal the mechanism of the electrochemical graphitization, build its physical image. The achievements from this project will lay the foundation for the development of a novel low cost graphitization process, as well as various new graphite based materials.
人造石墨是将无定型碳石墨化的产物,在现代材料、能源等领域有着重要的应用。但现行人造石墨制备仍然沿用一百多年前发明的Acheson工艺,在3000摄氏度高温进行,不仅能耗高,存在设备材料困难,而且仅适用于少数被称为“可石墨化碳”的无定型碳。申请人近期发现可以在氯化钙熔盐(820摄氏度)中通过阴极极化实现各种无定型碳的石墨化,这一发现为实现无定型碳的低温、低成本石墨化提供了新的可能。电化学石墨化适用于多种无定型碳,包括可再生资源碳化碳等传统“不可石墨化碳”。本项目研究将系统研究熔盐组成、极化电势、温度、以及无定型碳种类、形貌尺寸、异原子(氧、氮、硫)掺杂等对无定型碳电化学石墨化过程、产物组成与结构形貌的影响规律。项目研究将揭示电化学石墨化机理,构建其物理图像,为发展一种低成本的无定型碳石墨化新技术及一些新型石墨基材料奠定基础。
结项摘要
人造石墨是将无定型碳石墨化的产物,在现代材料、能源等领域有着重要的应用。但现行人造石墨制备仍然沿用一百多年前发明的Acheson工艺,在3000摄氏度高温进行,不仅能耗高,存在设备材料困难,而且仅适用于少数被称为“可石墨化碳”的无定型碳。本项目基于课题组前期在国际上提出电化学石墨化这一原创思路,系统研究了熔盐电解液组成、极化电势、温度、阴极极化时间等对无定型碳电化学石墨化的影响;深入研究了金刚石、碳微球、淀粉碳电化学石墨化的过程机理;明确了氮、铁等掺杂等对无定型碳电化学石墨化过程、产物组成与结构形貌的影响规律;揭示了电化学石墨化机理。研究表明,电化学石墨化适用于所有非石墨化碳;熔盐体系需具有氧离子溶解能力;极化电势在不大量生成碳化钙的前提下越负越有利于电化学石墨化;石墨化温度不低于750摄氏度;氮掺杂有利于合成高结晶度的石墨;铁可催化石墨纤维的生长。研究成果对电化学石墨化优化工艺的确定具有指导意义,为制备高结晶度的纳米石墨片材料以及石墨纤维材料提供了思路,为发展一种可持续、低成本的人造石墨制备新技术奠定了基础。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(6)
Recovery of Hydrogen and Sulfur by Electrolysis of Ionized H2S in an Amine-Containing Organic Electrolyte with Highly Temperature-Dependent Sulfur Solubility
在具有高温度依赖性硫溶解度的含胺有机电解质中电解电离 H2S 来回收氢和硫
- DOI:10.1021/acs.energyfuels.0c01161
- 发表时间:2020-05
- 期刊:Energy & Fuels
- 影响因子:--
- 作者:Yijia Ma;Xianbo Jin;Yang Hu;Qing Huang;Zhiyong Wang
- 通讯作者:Zhiyong Wang
Using rare earth oxychlorides as precursors to prepare rare earth alloys through solid cathode electrolysis in molten CaCl2
以稀土氯氧化物为前驱体在熔融CaCl2中通过固体阴极电解制备稀土合金
- DOI:10.1016/j.elecom.2019.05.002
- 发表时间:2019-06-01
- 期刊:ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS
- 影响因子:5.4
- 作者:Ji, Xiaoyan;Wu, Changsheng;Jin, Xianbo
- 通讯作者:Jin, Xianbo
Nanoporous Ag-Sn derived from codeposited AgCl-SnO2 for the electrocatalytic reduction of CO2 with high formate selectivity
由共沉积 AgCl-SnO2 衍生的纳米多孔 Ag-Sn 用于高甲酸盐选择性电催化还原 CO2
- DOI:10.1016/j.elecom.2019.03.017
- 发表时间:2019-05-01
- 期刊:ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS
- 影响因子:5.4
- 作者:Wang, Xiaoyan;Xiao, Wei;Jin, Xianbo
- 通讯作者:Jin, Xianbo
High-Efficiency Preparation of Titanium through Electrolysis of Carbo-Sulfurized Titanium Dioxide
碳硫化二氧化钛电解高效制备钛
- DOI:10.1021/acssuschemeng.8b06801
- 发表时间:2019-04
- 期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
- 影响因子:8.4
- 作者:Wu Changsheng;Tan Mingsheng;Ye Guozhu;Fray Derek J;Jin Xianbo
- 通讯作者:Jin Xianbo
Nanoporous bismuth for the electrocatalytic reduction of CO2 to formate
纳米多孔铋用于电催化还原二氧化碳生成甲酸盐
- DOI:10.1039/d1cp02661e
- 发表时间:2021
- 期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
- 影响因子:3.3
- 作者:Wang Xiaoyan;Wang Zhiyong;Jin Xianbo
- 通讯作者:Jin Xianbo
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- 通讯作者:金先波
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- 发表时间:2014
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- 影响因子:3.9
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- 发表时间:--
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其他文献
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