[01274077]新疆煤基先进功能炭材料及其复合材料的制备与性能研究

课题名称：新疆煤基先进功能炭材料及其复合材料的制备与性能研究

课题编号：U1203292

课题来源：国家自然科学基金委员会

单位名称：新疆大学

能源、环境、材料和纳米技术是二十一世纪的重要发展主题，四者有机融合，有助于实现能源资源的优化开发利用和合理配置，对区域经济乃至整个国家经济的发展产生强大的推动力。

新疆煤炭资源储量十分丰富，优势突出，预测总储量占全国煤炭资源总储量的40％，居全国煤炭蕴藏量之首。依托新疆丰富的煤炭资源优势，实施煤炭资源优势转化，制备功能性炭素材料意义重大，对发展新疆地区经济乃至整个国家的经济具有举足轻重的作用。

功能性煤基炭素材料的研究涉及高分子化学、有机合成化学、量子化学、凝聚态物理等学科，具有知识密集和高附加值的特点，相关学科的发展不仅对新疆地区高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。

本课题围绕新疆煤炭资源的高附加值深加工利用这一地区性重大需求，对新疆准东、吐哈两大煤田六个煤矿的煤种进行了结构和组成分析，针对不同应用领域选取不同煤种、不同制备方法进行了实验。

利用化学活化法制备了多孔碳材料，通过两段式活化工艺，在保持活化时间不变的条件下，同时减少活化剂KOH的用量，制备出了高比表面积活性炭，有效降低了活化剂的用量。

以煤沥青为原料，利用CVD法制备了实心和空心纳米碳球。

采用电弧放电法通过调控反应气氛和催化剂制备了碳纳米管和石墨烯。

通过室温固相法制备了Ni、Ag与煤基石墨烯的复合物。

同时，研究了上述功能炭材料在电化学电源、催化等方面的应用。

通过系统研究，阐明了煤基炭材料的形成机理，总结了煤基纳米炭材料及其复合材料的形貌、尺寸、结构、组成与其性能之间的内在联系，建立了以煤为原料定向制备功能性煤基纳米炭材料及其复合材料的方法和调控策略。