在低温下从非涂料聚合物中无干预碳微球的石墨化:纳米孔作为动态纳米反应器
Aliyeh Afzalalghom1, Ali Beitollahi1, Seyed Mohammad Mirkazemi1
1School of Metallurgy & Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Narmak, Tehran, 16846, Iran.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|January 23, 2024
概括
这项研究证明了从没有添加剂的硫化聚乙 (PDVB) 微球中创建石墨结构. 层次性的多孔结构充当"动态纳米反应器",可在1100°C时实现石墨化.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 有机前体的可图化性对于储能设备 (如超级电容器和电池) 的应用至关重要.
- 大多数聚合物,包括聚乙 (PDVB),是非石墨化的,需要极端条件 (例如,>3000°C) 或添加剂进行石墨化.
- 开发高效的石墨材料合成方法对于技术进步至关重要.
研究的目的:
- 报告在相对较低温度 (1100°C) 的硫化PDVB微球中第一个没有添加剂的石墨结构发展的实例.
- 研究层次性多孔结构在促进无需外部催化剂或添加剂的石墨化中的作用.
- 为了阐明这些独特的多孔介质内石墨结构形成的机制.
主要方法:
- 层次性的多孔硫化-PDVB微球的合成.
- 在无添加剂条件下,在1100°C的微球碳化.
- 使用拉曼光谱,高分辨率传输电子显微镜 (HRTEM),选区衍射图案 (SAED),X射线衍射 (XRD) 和里埃变换红外光谱 (FTIR) 进行表征.
主要成果:
- 在没有添加剂的1100°C的硫化PDVB微球中成功形成石墨结构,由Raman (ID/IG = 0.87),HRTEM,SAED和XRD证实.
- 在碳化过程中芳香化合物的保存,由FTIR分析表明.
- 有证据表明,硫化PDVB微球的层次性孔网充当"动态纳米反应器",限制分解产品并促进石墨烯层的形成.
结论:
- 硫化PDVB微球中的层次性多孔结构可以作为有效的"动态纳米反应器",用于无添加剂的石墨化.
- 这个过程使得1100°C的堆叠曲线石墨烯层的形成成为可能,这种转变通常需要催化剂和高压.
- 这些发现突出了纳米孔状材料在较低的温度和环境压力下促进复杂的化学转换的潜力.
