喹啉沥青的合成及其富氮衍生炭的微观结构研究

• 作者: 范青杰 杨子健 赖仕全 岳莉 朱亚明 赵雪飞
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 富氮炭材料 喹啉沥青 理化性质 微观结构
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 高分子与聚合物基复合材料|POLYMERS AND POLYMER MATRIX COMPOSITES
• 页码范围: 248-253
• 页数: 6页
• 分类号: TQ522.65
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.20120072

摘要

富氮炭材料作为一种性能优异的功能材料,在化学催化、吸附分离、电极材料、储氢、染料废水处理等领域拥有广阔的应用前景.而富氮沥青由于原料丰富、制备方法相对简单且易大规模生产,作为一种优秀的富氮前驱体近年来受到人们的青睐.本工作以含氮单体喹啉为原料,5％(质量分数)的AlCl3为催化剂,采用自升压法合成了四种喹啉沥青(QLP),利用傅立叶变换红外光谱、凝胶渗透色谱、热重分析仪对四种QLP的理化性质进行表征.通过元素分析、PLM、Raman和XRD研究了喹啉沥青衍生炭(CQLP)的氮含量及微观结构随炭化温度的变化情况.结果表明,四种QLP的收率都在90％左右,软化点在120℃左右,灰分小于2.5％,质均分子量为360～390,数均分子量为250～260.四种QLP的芳香指数(Iar)为0.55～0.69,邻位取代指数(Ios)为0.52～0.72,支链化指数(CH3/CH2)为0.11～0.23,750℃下的残炭率在29.0％ ～50.7％,其大小取决于合成条件.QLP的氮含量为8.22％,其氮含量随炭化温度升高呈先增加后略有下降的变化趋势,750℃下获得的CQLP具有最高的氮含量,为9.70％.三种CQLP的显微结构都以片状、纤维状组织为主,其含量分别占50％ ～60％和10％ ～30％,表现出良好的石墨化性.随炭化温度升高,CQLP的炭微晶尺寸增大,层间距减小,但规整性下降.