煤基石墨烯原料与制备技术研究进展

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。     

沁水煤田永和井田煤层煤质特征分析与评价

永和井田地处沁水煤田腹地,面积36．21平方公里。并田内稳定可采煤层共有三层,即3号、9号和15号煤层。区内各煤层物理性质基本相同,表现为黑色或灰黑色,条痕为深黑色,玻璃—强玻璃光泽。硬度一般为3—4,有一定的韧性,内生裂隙不太发育,参差状及贝壳状断口。以半亮—光亮型煤为主,局部可见半暗型,宏观煤岩组分以亮煤为主,少量的暗煤或镜煤。3号煤以低灰为主,少量中灰,特低硫,低磷为主、中磷次之,高固定碳,高热值的无烟煤,具有浮煤回收率良好等特性。9号、15号煤为低—中灰,中硫为主,少量富硫,特低磷的无烟煤。3号煤层可用作气化用煤和合成氨用煤,经洗选后也可用作高炉喷吹用煤。15号煤层主要作动力用煤。     

高煤级煤的煤层气开发潜力——以沁水煤田为例

通过分析研究山西省沁水煤田的煤层气地质条件和储层特征,结合煤层气开发试验结果,对无烟煤等高煤级煤的煤层气资源开发潜力进行了评价。结果表明:无烟煤等高煤级煤只要煤储层特征参数组合匹配良好,尤其是在较简单的构造条件下,煤体结构完整,煤中裂隙网络较发育且保存较好,煤储层渗透率较高,煤层气资源开发就具有良好的前景。      

角岩化无烟煤的发现及初步研究

角岩化无烟煤首见于湖南省骑田岭花岗岩周围晚二叠世煤层中,它是一种低级热接触变质岩。本文在研究角岩化无烟煤岩石学特征的基础上,详细分析了其岩石化学、微量元素、稀土元素和碳同位素的地球化学特征及其有机物的X射线衍射、红外光谱和喇曼光谱特征。并探讨了角岩化无烟煤发现的地质意义。     

还原氧化石墨烯复合方式对Ag-TiO2基光电极电子传输性能的影响

为进一步提高Ag-TiO₂光催化效能,制备了还原氧化石墨烯（rGO）复合Ag-TiO₂基的光电极。先通过对比不同的复合方式探究rGO对Ag-TiO₂光催化剂表面电子传输和四环素降解效能的影响;再通过电化学阻抗谱测量、莫特-肖特基曲线等电化学手段对电极进行表征。结果表明：分层复合方式主要降低载体表面控制电极双层/薄膜的界面电阻,而全混复合方式主要降低总电荷转移电阻;分层电极的电子供体浓度随rGO质量分数增加而增大;在rGO质量分数为0.45%和0.25%时,分层复合和全混复合材料对四环素的降解速率分别比Ag-TiO₂提高11.4%和2.3%;在外加0.5 V偏压下,分层复合电极LG6降解效率比未加外偏压时提高了5.3%,而全混复合电极MG2效率没有提升。分层复合方式能更有效地提高光催化剂表面电子传输效能。     

论山西省无烟煤及动力煤资源量的现状、分布及预测

山西省煤炭资源丰富,煤类众多。本文从方便研究的角度出发,将山西省煤炭分为炼焦煤、动力煤和无烟煤,在此基础上,根据已有的勘查资料（数据截止2007年底）,分析了山西省无烟煤及动力煤的资源量现状和分布,并做出了预测。     

山东天然鳞片石墨微波法制备石墨烯片

石墨烯是由单层碳原子成六方环、构成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料,是目前已知世界上强度最高、最薄的材料(Geim&Novoselov,2007)。自从2010年诺贝尔物理奖以来,石墨烯成为炭科学的热点问题。因为优异的电学、力学性能,石墨烯有可能成为高性能纳米     

煤基石墨微结构的高分辨电镜研究

煤体经热变质作用形成的石墨叫煤基石墨。湖南省鲁塘地区煤基石墨,经与之共生的红柱石的相图分析,它属于低压相系矿物,在200—800℃和5.5×10~5Pa以下条件下形成。它的高分辨电子显微象显示,煤基石墨按其石墨化程度有四种类型微结构。因而。将煤基石墨划分为相继的四个石墨化阶段。同时有四种石墨产物,它们是:前石墨化阶段——芳层石墨;初石墨化阶段——微柱石墨;中石墨化阶段——柔绉石墨;高石墨化阶段——平直石墨     

超无烟煤中石墨微晶产出状态与成因

超无烟煤（也称变质无烟煤）中广泛发育石墨微晶,为深入分析煤中石墨微晶产出特征及成因,以福建省永安煤田典型样品为例,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等测试方法,识别并分析煤中石墨微晶的光学性质、物质组成、晶体结构等特征,并探讨其成因。结果显示：石墨微晶主要产出于煤中微裂缝和空腔内,多数具有类似于石油焦的纤维状显微结构,可见气泡膜状结构;石墨微晶最大反射率为9.29%~10.83%,远远高于煤中原有显微组分;正交偏光加石膏试板观测条件下,石墨微晶呈现一级黄、二级蓝干涉色以及镶嵌状、区域状、纤维状等显微结构,局部定向性明显。扫描电镜加电子探针探测显示,石墨微晶多呈鳞片状并见流动状结构和气孔构造,同时显示出纯碳特点。高分辨率透射电镜观测到石墨微晶晶格条纹呈平直定向排列,选区电子衍射呈现典型的石墨晶格环斑模式。初步分析认为,煤中石墨微晶的碳质来源于高度熔融的（变）壳质组和富氢（变）镜质体,热源为侵入煤田周边及盆地底部的燕山期花岗岩,熔融含碳物质在孔缝空间内汇聚流动并在高温下脱除杂质元素,然后在强大岩浆侵位压力下结晶形成秩理性显著的石墨微晶;同时,也不排除渗出沥青质体再次活化形成研究区煤中石墨微晶的可能性。移动阅读     

石墨包覆纳米铁镍材料的制备及表征

碳包纳米磁性金属因其巨大的潜在应用前景成为了近年的研究热点，但现有各种方法都只能合成毫克量级样品。作者用金属钾还原镍铁氯化物石墨层间化合物合成了石墨碳网包覆纳米铁镍合金，一次至少可以得到几克样品。所合成样品成分分布比较均匀，w(Fe)=3．44％～9．67％，w(Ni)=0～2．95％。(Fe，Ni)纳米晶大小均匀，粒度因原料NiCl2-FeCl3GIGs阶数不同而异，2阶为5．7nm，3阶为17．1nm。样品具有表观超顺磁性。     

碱沟山矿区无烟煤煤质特征及变质因素探讨

研究了宁夏碱沟山矿区无烟煤煤质特征,并与太西煤(汝箕沟煤)进行了对比.结果表明碱沟山煤为年老的优质无烟煤,最大的特点是灰分低、碳含量高、氢含量低,是优质化工原料.由于所处大地构造位置特殊,所经受的煤变质作用比较复杂.研究认为,促使煤变质的主导因素是中深成岩浆热变质.     

接触变质作用对煤基石墨烯量子点的影响研究

为研究煤的接触变质作用对煤基石墨烯量子点性质的影响,以形成于深成变质、区域岩浆变质的煤为对比,采用氧化剥离法进行煤基石墨烯量子点的制备,并利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）对原煤及制备产物的结构进行分析。实验结果表明,随煤级升高,脱灰煤的结构缺陷减少,芳香片层逐渐增大,晶体结构向有序化方向进行。以煤为碳源制备而成的量子点,粒度均一性良好,并随煤级升高粒径有更大的趋势。碳元素以 C-C/C-H 形式为主,氧主要存在于碳氧官能团中,C∶O≤7∶3,且氧含量随煤级升高而升高。在紫外光（λ=297 nm）的照射下,样品散发蓝色荧光,且在煤级较低时荧光强度较大,并随煤级升高逐渐降低。相较于深成变质、区域岩浆变质形成的煤,接触变质作用形成的煤,产物具有更多的 COO- 结构,而 C=O 键含量降低;荧光强度在煤级较低时的上升趋势更为明显,并在高阶烟煤达到最大;受接触变质作用影响的煤,具有更加规则的石墨化结构。     

接触变质作用对煤基石墨烯量子点的影响研究

为研究煤的接触变质作用对煤基石墨烯量子点性质的影响,以形成于深成变质、区域岩浆变质的煤为对比,采用氧化剥离法进行煤基石墨烯量子点的制备,并利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）对原煤及制备产物的结构进行分析。实验结果表明,随煤级升高,脱灰煤的结构缺陷减少,芳香片层逐渐增大,晶体结构向有序化方向进行。以煤为碳源制备而成的量子点,粒度均一性良好,并随煤级升高粒径有更大的趋势。碳元素以 C—C/C—H 形式为主,氧主要存在于碳氧官能团中,C∶O≤7∶3,且氧含量随煤级升高而升高。在紫外光（λ=297 nm）的照射下,样品散发蓝色荧光,且在煤级较低时荧光强度较大,并随煤级升高逐渐降低。相较于深成变质、区域岩浆变质形成的煤,接触变质作用形成的煤,产物具有更多的 COO— 结构,而 C==O 键含量降低;荧光强度在煤级较低时的上升趋势更为明显,并在高阶烟煤达到最大;受接触变质作用影响的煤,具有更加规则的石墨化结构。     

滇东北早石炭世无烟煤理化特性及应用方向

经过10余年的资源勘查和多学科的综合研究,已基本查明滇东北(昭通市)早石炭世无烟煤的分布、煤质特征及主要利用方向。与国内外其他地区、其他时代的无烟煤比较,本区无烟煤内在矿物质含量极低、有机组分中主要成分为无结构镜质体,有机质中C、H元素高达97%,H/C原子比为0.5。结合X衍射分析(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)研究结果,该区无烟煤有机质的化学组成与分子构型与沥青中间相炭微球(MCMB)类似。一系列实验表明,经选别制备的超低灰无烟煤是多种中、高端新型炭材料和炭素的优质原料。有序而保护性地开发利用该区资源,对我国经济建设和社会发展具有重要意义。     

塔拉营子煤田类石墨的特征及工业评价

内蒙古自治区扎鲁特旗塔拉营子煤田产出的类石墨(一种高度变质的无烟煤),是新近发现的一种性能良好的炼钢增碳提温剂、覆盖剂、发热剂及碳砖。此外它还可以取代部分石墨产品。据有关方面研究,用做增碳剂每1.56t 无烟煤可代1t 生铁,仅此一项,每炼1t 特种钢,可节约费用50元左右。若考虑其它方面的应用,则每t 特种钢可节约费用330元。倘若各钢铁企业广泛采用,每年可增创数以十亿元计的利润。目前仅抚顺等5家钢厂应用的情况表明,每年可创千余万元的经济效益。国家和自治区已投资建矿生产。     

沁水煤田煤储层压力分布特征及影响因素分析

分析了沁水煤田煤储层压力的分布特征,并对其影响因素进行了研究,认为含水层富水性弱、地下水径流条件较差、水文地质条件简单和地应力较低是该区储层压力低的原因。      

贵州珠藏向斜无烟煤孔隙结构特征及其对吸附性的影响

通过压汞、液氮吸附实验对贵州珠藏向斜无烟煤孔隙结构特征进行研究,根据实验结果分析孔隙结构特征,并结合等温吸附试验,探讨了煤孔隙结构特征对其吸附性的影响。结果表明：珠藏向斜无烟煤主要以微孔、小孔为主,比表面积主要由微孔控制;“孔隙遮挡效应理论”能够很好地解释低退汞效率、高滞后环现象;由于测试原理不同,液氮、压汞实验结果有较大差异;研究区Langmuir体积平均为36.70 m³/t,Langmuir压力平均为3.23 MPa,Langmuir体积、Langmuir压力与微孔比表面积、退汞效率均呈现正相关;另外,Langmuir压力受微孔结构影响较大,特别是封闭孔的含量,封闭孔越多,Langmuir压力越高。     

改性石墨烯海绵材料对铀的吸附研究

通过氧化石墨和氨基三亚甲基膦酸反应制得一种石墨烯海绵材料ATMP-GS,将制备的材料进行对铀的吸附实验,考察了溶液pH、温度、ATMP-GS用量、吸附时间和铀溶液初始浓度对吸附效果的影响。实验结果发现,在pH为5.0时ATMP-GS吸附铀的效果最好,吸附在3 h内即可达到平衡,最大吸附容量为96 mg/g,温度对其吸附铀的能力影响不大。ATMP-GS吸附铀的动力学过程符合准二级动力学模型,Langmuir和Freundlich吸附等温模型均可较好地用来描述ATMP-GS对铀的吸附。对该材料进行了SEM、XRD表征,结果表明该材料有较多地孔径分布,这将有利于铀的吸附进行。     

电极电位测井法在低阻高炭化无烟煤矿区的应用

福建童子岩组含煤岩系,受后期构造及火成岩侵入的影响变质程度加深,物理化学性质发生变化,部分矿区的高炭化无烟煤煤层呈低阻.常规的电性参数视电阻率曲线除致密的细砂岩、火成岩及灰岩有明显的高阻异常反映外,煤与围岩无明显的电性差异,曲线几乎呈一条直线;自然电位参数曲线反映规律性也较差.而电极电位测井方法,对该类煤岩层的反映特征比较明显,从而弥补了该矿区测井电性参数曲线的不足.