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期刊信息/Journal information
新型炭材料
中国科学院山西煤炭化学研究所
新型炭材料

中国科学院山西煤炭化学研究所

成会明

双月刊

1007-8827

tcl@sxicc.ac.cn

0351-2025254

030001

太原市165信箱

新型炭材料/Journal New Carbon MaterialsCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊创刊于1985年，是由中国科学院主管，中国科学院山西煤炭化学研究所主办，科学出版社出版，向国内外公开发行的国家级学术刊物(季刊)。刊载内容为有关炭材料及其分支学科的基础科学、技术科学和与炭材料有关的边缘学科领域研究的最新成果，设有研究论文、研究简报、综述、专论、学术活动信息等栏目。主要读者对象是从事与炭材料的研究、制造、应用、教学有关的广大科技工作者和高等院校师生。
正式出版
收录年代

    碳纳米管在当代电化学储能中的作用

    宋耀明邱石鑫冯书鑫左睿...
    1037-1074页
    查看更多>>摘要：随着全球能源需求的激增以及从化石燃料向可再生能源过渡的紧迫性，寻求可持续的能源存储解决方案变得尤为关键。凭借优异的电导率和结构完整性，碳纳米管(CNTs)在储能领域占据领先地位，为电化学能量存储(EES)器件的改进提供了希望。本综述深入探讨了 CNTs在EES领域的合成、特性和应用。详细分析了 CNTs合成技术的发展历程，包括电弧放电、激光烧蚀和化学气相沉积，并着重介绍了金属有机框架衍生CNTs以及具有三维有序大孔结构的新型CNT聚集体的最新发展。进一步审视了 CNTs在提升锂离子电池、锂硫电池、锂金属电池、钠电池、超级电容器和柔性电池等不同EES装备性能中的作用。强调了当前面临的挑战，如CNTs合成的规模化和CNTs在电极材料中的整合，并提出了可能的解决方案和未来的研究方向。借鉴作者团队的近期研究以及该领域的最新研究成果，本综述提出了 CNTs在推动可持续EES技术未来发展中发挥关键作用的前瞻性观点。

    碳纳米管碳纳米管合成金属离子电池锂硫电池柔性电池超级电容器

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    炭气凝胶在光热转换领域的研究进展

    郎延亭何宇宋怀河易黎明...
    1075-1087页
    查看更多>>摘要：光热转换是指将太阳能转换成热能，能够实现利用太阳能这种清洁可再生资源缓解能源匮乏。炭气凝胶材料具有高度发达的孔隙结构、优异的光捕获能力和高光热转换效率等优点，是当下光热转换领域研究热点。本文首先简单概述了不同光热材料的光热转换原理，然后从炭气凝胶种类入手分别讨论了石墨烯气凝胶、碳纳米管气凝胶、生物质基炭气凝胶和聚合物基炭气凝胶等几种炭气凝胶作为光热材料的研究进展，最后介绍了炭气凝胶作为光热材料在太阳能水蒸发、热能储存、光热催化、光热治疗和光热除冰等方面的应用。

    炭材料炭气凝胶太阳能光热转换光热转换应用

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    石油沥青基炭材料电化学储能应用综述

    杜少雄孔令雨刘璐曹梓阳...
    1088-1107页
    查看更多>>摘要：石油沥青是石油化工行业中一类重要的副产品，用途广泛但工业附加值往往较低。由于石油沥青具有成本低、炭含量高且富含多环芳烃等特点，对其进行适当改性可以提高其价值，并扩展其储能应用。本文综述了当前石油沥青基炭材料的常用制备方法，包括模板辅助热解、熔盐处理、活化、杂原子掺杂和预氧化等方法的研究进展，并阐述了其在超级电容器和碱金属离子电池等电化学储能装置中的应用。提出了石油沥青当前问题的可行解决方案，旨在为其高附加值利用提供见解。

    石油沥青炭材料制备电化学储能

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    用于高效电化学海水提铀的氮/硫共掺杂炭纳米片

    易锬黄俊龙岑宗恒纪轶炜...
    1108-1116页
    查看更多>>摘要：碳基催化剂是最具潜力的电化学海水提铀材料之一，但其实际应用性能常受高昂成本与低催化活性限制。本文利用廉价的聚苯乙烯磺酸树脂与三聚氰胺为原料，结合低温水热处理与高温炭化，开发了一类具有高催化活性的氮/硫共掺杂炭纳米片(CNSs)，进一步与聚偕胺肟(PAO)共混后制备出一种吸附-催化一体化海水提铀复合电极。得益于CNSs自身高导电性与杂原子掺杂带来的高催化活性，基于CNSs的复合电极能在-2 V的电位下将海水中的铀酰离子催化为易于回收的Na2O(UO3·H2O)x沉淀物，并能在1×103 mg L-1的高浓度铀加标海水中实现3 923。7 mg g-1的提取容量与98。1％的铀去除率。原位拉曼光谱表明，电化学提铀40 min内，复合电极表面出现大量的铀化合物。值得指出的是，即使在铀浓度极低的天然海水中，该复合电极仍能回收72。7％的铀，具有优异的应用前景。

    炭纳米片海水提铀杂原子掺杂电催化

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    沥青基炭负极材料应用于高性能钾离子电池

    蒋明池孙宁俞嘉旭王体征...
    1117-1127页
    查看更多>>摘要：钾离子电池(PIBs)在大规模能源储存方面展现出良好的应用前景，制备高性能负极材料对于钾离子电池的发展至关重要。得益于其结构的多样性，炭材料被认为是最有希望实现商业化应用的负极材料。然而，炭材料的结构及其电化学性能之间的构效关系仍不明确。本文通过在600～1400 ℃的范围内调节炭化温度，制备了一系列结构不同的沥青基炭材料，其中，MTP700样品具有较高无序度和较大碳层间距，表现出329。4 mAh g-1的高可逆容量和72。81％的首次库伦效率，且在5 C大电流倍率下，储钾容量仍能保持144。2 mAh g-1。本文系统分析了炭材料结构和储钾性能随炭化温度的变化规律，揭示了炭材料微晶尺寸与低电位平台区容量以及缺陷、无序程度与斜线区容量的对应关系，有助于加深对炭负极材料储钾过程的理解，推动钾离子电池的快速发展。

    钾离子电池沥青炭材料负极机制

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    利用激光制备多层石墨烯设计的对称超级电容器器件的电化学性能

    Gargi DhimanKavita KumariBon-Heun KooFaheem Ahmed...
    1128-1143页
    查看更多>>摘要：本研究报告了一种经济高效的激光诱导石墨烯(LIG)制备方法，该方法可提高LIG在超级电容器中的电化学性能。以聚酰亚胺聚合物为原料，在环境条件下用CO2激光照射可合成LIG。通过拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱对制备的LIG样品进行了表征，验证了含有sp2杂化C=C键的多层石墨烯的形成。FE-SEM展示出LIG的三维(3D)片状结构，HR-TEM图像显示了晶面间距约为0。33 nm的晶格平面，对应于石墨烯的(002)平面。LIG的电化学性能显示，在1 mA cm-2(3。3 A g-1)的电流下，在1 mol L-1 KOH作为水性电解质的三电极配置中，其面积比电容(CA)为51 mF cm-3(170 Fg-2)。LIG电极有3。5 μWh cm-2能量密度、350 μW cm-2的功率密度等显著的储能能力。它们还具有优异的循环稳定性，在1 mA cm-2下循环3 000次后仍保持87％的比电容。使用LIG电极和1 mol L-1 KOH电解质制造的对称超级电容器的比电容为23 mF cm-2，在10 000次循环后表现出优异的保留率，显示了 LIG在超级电容器中的应用潜力。

    超级电容器石墨烯激光直写石墨烯电化学研究电荷储存机理

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    富缺陷N/O共掺杂多孔炭框架材料作为高性能钾、钠离子电池负极材料

    柏玲刘乾洪涛李浩然...
    1144-1156页
    查看更多>>摘要：炭材料因其高导电性、高化学稳定性和有效缓解体积变化的能力成为钠、钾离子电池最富前景的负极材料。本文报道了一种由N/O共掺杂介孔炭纳米片组成的富缺陷N/O共掺杂多孔炭框架材料(简称DRPCF)。其中DRPCF-2/1-700拥有最高的比表面积、孔体积和最高的N/O含量的活性缺陷位点。因此DRPCF-2/1-700展现出超高的赝电容主导的钠、钾离子存储行为。作为钠、钾离子电池的负极材料，DRPCF-2/1-700均展现出高倍率和长循环性能，在lAg-1电流密度下分别循环900和1 200圈后质量比容量仍保持为328。2和321。5 mAh g-1，以上性能优于大部分已报道的碳基负极材料。非原位拉曼光谱分析结果进一步证实了钾、钠离子从电化学活性缺陷位点的填充和脱除是赋予DRPCF-2/1-700高容量、超高倍率和超长循环性能的主要原因。

    富缺陷多孔炭氮/氧共掺杂负极材料钠离子电池钾离子电池

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    Fe3O4/活性炭-天然树脂纳米复合材料的电磁波吸收性能

    Mahsa MahmoodiBagher AslibeikiReza PeymanfarHamid Naghshara...
    1157-1177页
    查看更多>>摘要：近期，迫切需要开发高效的微波吸收材料以降低电磁污染。单一材料通常难以实现优异的吸附性能，本研究探索了由生物材料(沙枣籽)和树脂(杏树胶)衍生的活性炭与Fe3O4的复合材料，以提高复合材料的介电性能并实现高比表面积。1mm厚的Fe3O4/树脂(FEOR)纳米复合材料中，磁性纳米粒Fe3O4子锚定在杏树胶上，注入石蜡后，实现了-71。09 dB的反射损失。将其与由Fe3O4/沙枣籽衍生活性炭组成的纳米复合材料以及具有多孔结构的三组分Fe3O4/活性炭/树脂样品的结果进行对比，发现FEOR的多孔结构对表面极化有直接影响。然而，FEOR样品具有接近理想的阻抗匹配(接近1)，这导致了高电磁波吸收性能。此外，材料中的缺陷在通过偶极子极化和电荷载流子捕获而改善了微波衰减。

    活性炭沙枣籽杏树胶磁铁电磁波吸收

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    三维石墨烯-碳纳米管-碳化硅增强杂化材料电磁屏蔽及导热性能

    冯帆韩志东魏冰王洋...
    1178-1190页
    查看更多>>摘要：在电子设备运行过程中，会释放大量的热量和电磁辐射。因此，研究同时具备电磁屏蔽和热管理能力的材料至关重要。为此，本研究合成了含有碳纳米管(CNTs)和SiC晶须的三维石墨烯网络杂化材料(3D graphene-CNT-SiC)。采用水相还原法对氧化石墨烯进行自组装，制备出三维多孔石墨烯结构。SiC晶须插入石墨烯层之间，形成纵向热传导的骨架，而碳纳米管附着于SiC表面，形成树枝状结构，增强了 SiC晶须与石墨烯之间的结合，提高了介电损耗和热导率。研究发现，当SiC添加量为2％时，混合材料的热导率达到123 W·m-1·K-1，屏蔽效率为29。3 dB。这些结果表明，3D graphene-CNT-SiC具有良好的导热性和电磁屏蔽性能。

    热管理电磁屏蔽三维石墨烯碳化硅晶须碳纳米管

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    含碳化硅晶须的还原氧化石墨烯多孔电磁屏蔽薄膜及其多层结构

    李静祁奕铨赵诗翔邱汉迅...
    1191-1201页
    查看更多>>摘要：轻质柔性的电磁屏蔽薄膜材料的开发具有重要的意义。本文报道了一种含碳化硅晶须的还原氧化石墨烯(SiC@RGO)多孔电磁屏蔽薄膜，其中氧化石墨烯的还原采用两步法，即HI化学还原，加固相微波处理。仅3s的固相微波处理便可高效还原氧化石墨烯，同时，快速释放的气体使薄膜厚度从约20 pm增加至200 μm，且薄膜获得多孔结构。当氧化石墨烯与碳化硅晶须的质量比为4:1时，该薄膜的电磁屏蔽效能达到35。6 dB，其反射效能仅为2。8dB。在薄膜中添加SiC晶须有利于电磁波的多次反射、界面极化和介电衰减。进一步，将SiC@RGO多孔薄膜按照透过层到反射层的顺序叠加，构建多层复合薄膜，并采用多壁碳纳米管纸作为反射层。当多层结构厚度为1。5 mm时，最高电磁屏蔽效能达到75。1 dB，其中反射效能仍保持在2。7 dB。该多孔状SiC@RGO薄膜可用于设计以吸收为主的电磁屏蔽多层封装材料或三明治结构的芯层。

    石墨烯薄膜碳化硅晶须电磁屏蔽

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