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煤基多孔碳孔隙逾渗演化过程及结构特征
  • ISSN号:1009-606X
  • 期刊名称:《过程工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB383[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116, [2]徐州工程学院机电学院,江苏徐州221008, [3]中国矿业大学电力学院,江苏徐州221116
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(编号:51406225);国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助项目(编号:51221462); 江苏省自然科学基金资助项目(编号:BK20130222); 江苏省产学研联合创新-前瞻性项目资助(编号:BY2015023-03); 江苏省博士后基金资助项目(编号:1302035C)
中文摘要:

以煤焦颗粒和煤沥青为原料制备多孔碳材料,从多孔介质流体力学角度分析了坯料焙烧成孔过程及孔隙演化过程,结合分形理论和压汞实验结果,表征了多孔碳孔隙结构的非均质特征.结果表明,多孔碳坯料焙烧成孔的流体力学本质是挥发分在多孔介质中的流动,伴随焙烧各阶段经历了孔隙产生-逐步增多-局部连通-全部连通-网状联接的逾渗演化过程.各试样的孔隙度为29.67%~36.59%,比表面积为2.32~3.91 m~2/g,骨架面积分形维数为1.788~1.854,孔隙面积分形维数为1.638~1.732,体积分形维数为2.844~2.949,迂曲度分形维数为1.319~1.386,压汞实验中阈值压力为(8.94~13.08)×10~4 Pa,表现出典型的分形和逾渗特征.

英文摘要:

The porous carbon was prepared using coal char particles and coal tar as raw materials,and the roasting process of green body of carbon was analysed from the perspective of fluid mechanics of porous media.The evolution process of pores of porous carbon during the forming process in roasting was developed,and the heterogeneous characteristics of pore structure were demonstrated by fractal theory and mercury intrusion test.The results showed that the hydrodynamic nature of the roasting process for carbon blank is the flow of the volatile in porous media.With the various stages of the roasting process,the percolation evolution process of the pore structure is developed from the emergence of the pores,local area and finite clusters to global material and infinite clusters.The volume porosity range from 29.67% to 36.59%,the specific surface area range from 2.32~3.91 m~2/g,the area fractal dimensions of skeleton range from 1.788 to 1.854,the area fractal dimensions of pores range from 1.638 to 1.732,the volume fractal dimensions range from 2.844 to 2.949,the fractal dimensions of tortuosity range from 1.319 to 1.386,the percolation threshold in mercury intrusion test range(8.94~13.08)×10~4Pa,respectively.Consequently,the fractal and percolation characteristics of porous carbon are clearly demonstrated.

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期刊信息
  • 《过程工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院过程工程研究所
  • 主编:张锁江
  • 地址:北京市海淀区中关村北二街1号过程大厦
  • 邮编:100190
  • 邮箱:CJPE@HOME.IPE.AC.CN GCGC@HOME.IPE.AC.CN
  • 电话:010-62554658
  • 国际标准刊号:ISSN:1009-606X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-4541/TQ
  • 邮发代号:80-297
  • 获奖情况:
  • 国家中文核心期刊,中国科学院核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊,中国科学院优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:11515