煤基石墨烯原料与制备技术研究进展
发布时间：2021-07-09 19:05
作为21世纪的新兴碳纳米材料,石墨烯具有十分优异的性能,在众多领域中都展现出巨大的应用潜力。煤是储量最丰富、价格最低廉的碳源,且具有独特的结构和物质组成。将煤用于石墨烯等新型碳质材料及其复合材料的开发应用,是一项值得深入探索的工作。煤基石墨烯的发展既能促进煤的洁净利用也能提升煤炭资源的附加值。通过综述分析煤结构研究、煤石墨化机理以及煤基石墨烯研究与制备等方面的发展概况,并提出煤基石墨烯研究的现存问题和未来展望。认为,目前以煤为碳源制备石墨烯及其衍生物的研究尚属于起步阶段,研究的重点是在优化产品制备和性能的方面上,有关煤岩特性对产品质量影响的研究较少。原料煤的结构和物质组成的差异最终会影响煤基石墨烯产品的结构和性能,而煤的结构演变受地质因素影响显著。因此,未来煤基石墨烯的发展应该加强地质作用下的煤原始结构和物质组成对煤基石墨烯产品的影响研究,进而为加快煤基石墨烯研究和提高煤的清洁高效利用提供理论支撑。
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(05)北大核心CSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
石墨化阶段高分辨电子显微镜照片[61]
R.E.Franklin[62]用X射线衍射法对多种碳材料进行研究，发现大多数无烟煤碳原子层面具有择优取向性，在2 000℃以下，结构致密，气孔细小，宏观性能类似于硬碳。但在2 500℃以上进行处理之后，其层间距(d0 0 2)迅速缩小，接近理想石墨(d0 0 2=0.335 4 nm)，是可石墨化的，其性能又类似于软碳。A.Oberlin等[63]用高分辨率透射电镜(HRTEM)做了进一步的研究，认为无烟煤之所以能在高温(2 500℃以上)下石墨化，是因为无烟煤碳原子层面之间的超微孔呈扁平状，高温处理时气孔结构被破坏，超微孔消失，碳层间距缩小，从而完成石墨化过程。虽然石墨化无烟煤晶粒中的碳层间距已经接近理想石墨，但其晶粒高度Lc与石墨相比，还相差很大[64]，这就是石墨化煤与一般软碳石墨的不同之处。C.Blanche[65]用透射电子显微镜对多种无烟煤进行研究，认为可将无烟煤中的显微结构划分为5种类型(图2)。其中，显微结构类型1不利于石墨化，显微结构类型5有利于石墨化。3 石墨烯特征及制备技术
R.E.Franklin[62]用X射线衍射法对多种碳材料进行研究，发现大多数无烟煤碳原子层面具有择优取向性，在2 000℃以下，结构致密，气孔细小，宏观性能类似于硬碳。但在2 500℃以上进行处理之后，其层间距(d0 0 2)迅速缩小，接近理想石墨(d0 0 2=0.335 4 nm)，是可石墨化的，其性能又类似于软碳。A.Oberlin等[63]用高分辨率透射电镜(HRTEM)做了进一步的研究，认为无烟煤之所以能在高温(2 500℃以上)下石墨化，是因为无烟煤碳原子层面之间的超微孔呈扁平状，高温处理时气孔结构被破坏，超微孔消失，碳层间距缩小，从而完成石墨化过程。虽然石墨化无烟煤晶粒中的碳层间距已经接近理想石墨，但其晶粒高度Lc与石墨相比，还相差很大[64]，这就是石墨化煤与一般软碳石墨的不同之处。C.Blanche[65]用透射电子显微镜对多种无烟煤进行研究，认为可将无烟煤中的显微结构划分为5种类型(图2)。其中，显微结构类型1不利于石墨化，显微结构类型5有利于石墨化。3 石墨烯特征及制备技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]福建大田—漳平地区构造-热对煤系石墨成矿及赋存的控制探讨[J]. 丁正云,王路,曾欢,李阳,陈泉霖,邓瑞锦,程乔,林晓炎,曹代勇. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[2]湖南新化煤系石墨结构演化及其热反应行为[J]. 李阔,刘钦甫,宋波涛,张帅,毋应科. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[3]湖南鲁塘煤系石墨矿区构造格局及控矿机制[J]. 王路,彭扬文,曹代勇,丁正云,莫佳峰. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[4]高煤级煤—隐晶质石墨的Raman光谱表征及结构演化[J]. 李焕同,王楠,朱志蓉,范晶晶,张卫国. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[5]超无烟煤中石墨微晶产出状态与成因[J]. 李久庆,秦勇,陈义林. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[6]云南小发路无烟煤基石墨烯制备与谱学表征[J]. 唐跃刚,徐靖杰,郇璇,王绍清,陈鹏翔. 煤炭学报. 2020(02)
[7]煤热解气CVD法制备石墨烯的研究[J]. 张亚婷,贾凯丽,刘国阳,谢之达,张凯博,周安宁,邱介山. 炭素技术. 2018(06)
[8]Effects of Coal Rank and High Organic Sulfur on the Structure and Optical Properties of Coal-based Graphene Quantum Dots[J]. TANG Yuegang,HUAN Xuan,LAN Chunyuan,XU Miaoxin. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2018(03)
[9]煤成石墨化作用的影响因素及其实验验证[J]. 王路,董业绩,张鹤,曹代勇. 矿业科学学报. 2018(01)
[10]煤嵌布结构模型理论[J]. 秦志宏. 中国矿业大学学报. 2017(05)
博士论文
[1]煤基石墨烯与煤基石墨烯量子点结构影响因素研究[D]. 郇璇.中国矿业大学(北京) 2019
[2]煤基石墨烯的制备、修饰及应用研究[D]. 张亚婷.西安科技大学 2015
硕士论文
[1]煤炭超高温制备石墨工艺及其设备研究[D]. 杨家庆.西安科技大学 2015
[2]CVD石墨烯制备及其电学性质的研究[D]. 汤春苗.哈尔滨理工大学 2015
[3]煤的大分子结构研究——煤中惰质组结构及煤中氧的赋存形态[D]. 罗陨飞.煤炭科学研究总院 2002
本文编号：3274318
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(05)北大核心CSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
石墨化阶段高分辨电子显微镜照片[61]
R.E.Franklin[62]用X射线衍射法对多种碳材料进行研究，发现大多数无烟煤碳原子层面具有择优取向性，在2 000℃以下，结构致密，气孔细小，宏观性能类似于硬碳。但在2 500℃以上进行处理之后，其层间距(d0 0 2)迅速缩小，接近理想石墨(d0 0 2=0.335 4 nm)，是可石墨化的，其性能又类似于软碳。A.Oberlin等[63]用高分辨率透射电镜(HRTEM)做了进一步的研究，认为无烟煤之所以能在高温(2 500℃以上)下石墨化，是因为无烟煤碳原子层面之间的超微孔呈扁平状，高温处理时气孔结构被破坏，超微孔消失，碳层间距缩小，从而完成石墨化过程。虽然石墨化无烟煤晶粒中的碳层间距已经接近理想石墨，但其晶粒高度Lc与石墨相比，还相差很大[64]，这就是石墨化煤与一般软碳石墨的不同之处。C.Blanche[65]用透射电子显微镜对多种无烟煤进行研究，认为可将无烟煤中的显微结构划分为5种类型(图2)。其中，显微结构类型1不利于石墨化，显微结构类型5有利于石墨化。3 石墨烯特征及制备技术
R.E.Franklin[62]用X射线衍射法对多种碳材料进行研究，发现大多数无烟煤碳原子层面具有择优取向性，在2 000℃以下，结构致密，气孔细小，宏观性能类似于硬碳。但在2 500℃以上进行处理之后，其层间距(d0 0 2)迅速缩小，接近理想石墨(d0 0 2=0.335 4 nm)，是可石墨化的，其性能又类似于软碳。A.Oberlin等[63]用高分辨率透射电镜(HRTEM)做了进一步的研究，认为无烟煤之所以能在高温(2 500℃以上)下石墨化，是因为无烟煤碳原子层面之间的超微孔呈扁平状，高温处理时气孔结构被破坏，超微孔消失，碳层间距缩小，从而完成石墨化过程。虽然石墨化无烟煤晶粒中的碳层间距已经接近理想石墨，但其晶粒高度Lc与石墨相比，还相差很大[64]，这就是石墨化煤与一般软碳石墨的不同之处。C.Blanche[65]用透射电子显微镜对多种无烟煤进行研究，认为可将无烟煤中的显微结构划分为5种类型(图2)。其中，显微结构类型1不利于石墨化，显微结构类型5有利于石墨化。3 石墨烯特征及制备技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]福建大田—漳平地区构造-热对煤系石墨成矿及赋存的控制探讨[J]. 丁正云,王路,曾欢,李阳,陈泉霖,邓瑞锦,程乔,林晓炎,曹代勇. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[2]湖南新化煤系石墨结构演化及其热反应行为[J]. 李阔,刘钦甫,宋波涛,张帅,毋应科. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[3]湖南鲁塘煤系石墨矿区构造格局及控矿机制[J]. 王路,彭扬文,曹代勇,丁正云,莫佳峰. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[4]高煤级煤—隐晶质石墨的Raman光谱表征及结构演化[J]. 李焕同,王楠,朱志蓉,范晶晶,张卫国. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[5]超无烟煤中石墨微晶产出状态与成因[J]. 李久庆,秦勇,陈义林. 煤田地质与勘探. 2020(01)
[6]云南小发路无烟煤基石墨烯制备与谱学表征[J]. 唐跃刚,徐靖杰,郇璇,王绍清,陈鹏翔. 煤炭学报. 2020(02)
[7]煤热解气CVD法制备石墨烯的研究[J]. 张亚婷,贾凯丽,刘国阳,谢之达,张凯博,周安宁,邱介山. 炭素技术. 2018(06)
[8]Effects of Coal Rank and High Organic Sulfur on the Structure and Optical Properties of Coal-based Graphene Quantum Dots[J]. TANG Yuegang,HUAN Xuan,LAN Chunyuan,XU Miaoxin. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2018(03)
[9]煤成石墨化作用的影响因素及其实验验证[J]. 王路,董业绩,张鹤,曹代勇. 矿业科学学报. 2018(01)
[10]煤嵌布结构模型理论[J]. 秦志宏. 中国矿业大学学报. 2017(05)
博士论文
[1]煤基石墨烯与煤基石墨烯量子点结构影响因素研究[D]. 郇璇.中国矿业大学(北京) 2019
[2]煤基石墨烯的制备、修饰及应用研究[D]. 张亚婷.西安科技大学 2015
硕士论文
[1]煤炭超高温制备石墨工艺及其设备研究[D]. 杨家庆.西安科技大学 2015
[2]CVD石墨烯制备及其电学性质的研究[D]. 汤春苗.哈尔滨理工大学 2015
[3]煤的大分子结构研究——煤中惰质组结构及煤中氧的赋存形态[D]. 罗陨飞.煤炭科学研究总院 2002
本文编号：3274318
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