酚醛树脂为碳源制备铅碳电池负极材料的研究

发布时间：2021-02-20 12:57

　　以脱硫铅膏为原料、酚醛树脂为碳源,采用高温热解法在管式炉中碳化制备铅碳复合材料,考察了酚醛树脂与脱硫铅膏质量比、反应温度、反应时间对产物的影响。利用X射线粉末衍射仪对其进行检测,探究不同条件下所得产品成分上的差异;利用扫描电子显微镜对其进行SEM分析,观察其表面形貌及粒径大小,比较不同条件下所得样品微观结构上的不同;利用背散射BSEM和EDS能谱分析样品的元素分布情况。结果表明,酚醛树脂与脱硫铅膏质量比为4∶1、温度为450℃下反应2. 5 h制得的铅碳样品基本无团聚,且铅碳分布均匀。 

【文章来源】：现代化工. 2020,40(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同质量比对铅碳产物质量损失的影响

质量比分别为2∶1、3∶1、4∶1、5∶1的酚醛树脂和脱硫铅膏混合糊化物在450℃煅烧2.5 h以及质量比为4∶1的样品与标准铅单质的X射线衍射图如图2所示。从图2中可以看出，当酚醛树脂和脱硫铅膏质量比为2∶1且煅烧温度为450℃时，煅烧得到的Pb@C材料中主要成分是PbO，这是因为脱硫铅膏的主要成分PbCO3的熔点为315℃，在450℃时分解为了PbO和CO2，另外占比较大的PbO2也不稳定，受高热易分解出O2[16]。但是随着酚醛树脂含量的增多，Pb的衍射峰不断增加，PbO的衍射峰反而逐渐下降，其中酚醛树脂和脱硫铅膏质量比为4∶1时，Pb单质的衍射峰强度最大且PbO衍射峰强度最小。将酚醛树脂和脱硫铅膏质量比为4∶1的样品衍射图与标准铅单质的图谱进行比对可以看到，其衍射峰基本一致，说明了在酚醛树脂和脱硫铅膏质量比为4∶1的反应条件下所制得的铅碳产物中PbO基本上被酚醛树脂碳化产生的碳或CO还原为了铅单质。

背散射电子(BSE)是由入射电子束与原子核的弹性散射或非弹性散射所产生的高能电子，其产率取决于样品的平均原子序数:即平均原子序数越高或元素越重，衬度就越亮。对酚醛树脂与脱硫铅膏质量比为4∶1的样品进行扫描电镜背散射(BSEM)分析，结果如图3所示。从图3中可以看出，像铅这样的重元素(原子序数为82)与原子序数较小的轻元素(如碳原子序数为6，氧原子序数为8)相比会显得更加明亮，亮白色的铅均匀地分散在碳的表面，这样的组成与结构符合铅碳电池负极材料的基本要求。

【参考文献】：
期刊论文
[1]深度探讨铅酸蓄电池的工作原理及维护技术[J]. 崔建国,宁永香.  山西电子技术. 2018(06)
[2]原位合成壳聚糖复合炭材料及其在铅碳电池中的应用[J]. 云亮,刘峥,李海莹,王浩,钟寒阳.  材料工程. 2018(08)
[3]铅炭电池关键材料研究进展及机理分析[J]. 张天任,赵海敏,郭志刚,赵薇,赵瑞瑞.  储能科学与技术. 2017(06)
[4]淀粉为碳源制备铅炭电池负极材料的研究[J]. 陈梅,柯昌美,邱德芬,袁栋,杨金堂.  现代化工. 2017(12)
[5]原位合成铅碳电池负极复合材料及其电化学性能研究[J]. 云亮,刘峥,赵永,杨宏斌,谢帅.  功能材料. 2016(08)
[6]废铅酸蓄电池铅膏中各成分含量的测定方法研究[J]. 陈梅,柯昌美,邱德芬,张松山,杨柯.  无机盐工业. 2015(11)
[7]铅碳超级电池混合负极的研究[J]. 陈飞,张慧,梁佳翔,杨惠强,方明学.  蓄电池. 2011(06)
[8]氧化铅@碳纳米复合材料的制备与表征[J]. 王慧奇,丁国荣,赵永男,余建国.  高等学校化学学报. 2009(07)
[9]酚醛树脂热降解过程中的结构变化[J]. 陈鸯飞,陈智琴,肖绍懿,刘洪波.  热固性树脂. 2008(04)

硕士论文
[1]抑制铅炭电池负极析氢及其机理的研究[D]. 王峰.华中科技大学 2016



本文编号：3042804