煤瀝青是焦炭或半焦生產過程中的主要副產物煤焦油經蒸餾后重質殘余物,占煤焦油質量的55%~65%。因煤瀝青具有含碳高、來源廣、價格低的優點,因此,被認為是合成各種功能性碳材料優質前驅體之一。目前缺乏煤瀝青高效高附加值利用的技術,已成為制約焦化行業可持續發展的瓶頸問題,通過對煤瀝青化學組成與分子結構合理設計,制備功能性碳材料有望成為煤瀝青高附加值利用的重要途徑之一。
煤瀝青
多孔碳材料因其高的比表面積和易于調控的表面化學性質而在科學研究與實際應用中得到廣泛的關注。結合碳材料高導電性、高導熱性、高化學穩定性、低密度以及來源廣泛、價格低廉等特點,多孔碳材料已經在能量存儲與轉化領域、吸附與分離領域以及多相催化領域取得了巨大的成功。以煤瀝青為原料合成多孔碳材料有利于提高材料的石墨化程度和經濟性,具有高比表面積、易于調控的表面化學性質、低密度等特點,同時經濟效益突出。
根據其不同的應用領域,多孔碳材料主要分為介孔碳、泡沫碳、活性炭等,按其孔徑大小可分為微孔(<2nm)、中孔(2~50nm)和大孔(>50nm)3種,采用煤瀝青作為原料制備多孔碳材料一般有模板法(硬模板法、軟模板法)、活化法(物理活化法、化學活化法和催化活化法)等,不過煤瀝青中主體為稠環芳烴結構,如果不預處理則無法得到能達到預期性能的多孔碳材料,所以對煤瀝青前驅體進行高效預處理及組成調控是煤瀝青基材料研發的一個重點方向。
多孔碳材料
7月13日至15日,中國電子材料行業協會計劃在山西省太原市舉辦“2022中國電子材料創新發展(太原)大會”。大會聚焦半導體材料、石英材料、壓電晶體材料、磁性材料、電子陶瓷材料、真空電子材料以及先進碳基材料等電子材料行業熱點領域,而其中由粉體圈承辦先進碳基材料分論壇:“粉體技術主題論壇暨2022年中國先進碳材料產業創新發展(太原)論壇”,我們邀請了來自中科院山西煤化所的李開喜研究員,將于會議上講解報告《瀝青在高性能活性炭材料制備中的應用》。
團隊從煤瀝青的性能特點出發,通過族組分分離、自組裝或接枝等方法制備出了具有高電化學性能或分離性能的蜂窩中空炭球、蜂窩活性炭以及層狀納米炭等新型多孔炭材料;利用煤瀝青中族組分的不同或瀝青的熱塑性,研制出了高端的球狀活性炭和超級活性炭,并實現了其工程化開發。本次會議李開喜研究員將展現以煤瀝青為原料的高性能活性炭材料的研究進展及發展前景,如果您對相關內容感興趣,歡迎報名參會!
報告人簡介
李開喜,研究員/博士生導師主要從事高性能多孔炭材料的研究工作,研究領域集中在高性能活性炭如超級活性炭、球狀活性炭以及活性炭纖維等的實驗室規模和中試規模的制備及其應用等方面。主持建成了國內首條超級活性炭的30噸/年連續化生產線以及國內目前為止唯一的一條以瀝青作為原料的球狀活性炭生產線。所生產的產品性能與國際水平同步。承擔了包括國家基金山西省聯合基金重點項目、國家自然科學基金面上項目、省部級項目以及企業委托項目等在內的五十余項課題。
《新型炭材料》編委,中國科學院(山西)炭材料重點實驗室、山西省能量轉換與存儲材料重點實驗室學術委員會委員,山西省新興產業領軍人才。國防科工委評審專家,國家科技部國家獎和國際合作項目以及國家基金委評審專家。
在國際學術刊物發表論文92篇,獲得授權發明專利72項。指導并畢業了碩士研究生16人,博士研究生18人。
粉體圈會務組
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作者:粉體圈
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