聚合物碳化反应及其应用

本书为“高性能高分子材料丛书”之一，系统介绍了聚合物碳化反应及其应用。首先总结聚合物碳化的典型方法，论述每种碳化方法的原理与适用范围；重点阐述了碳化过程中降解反应和碳化反应的协同机理，以及碳材料的织态结构、表面化学结构的调节机制，介绍利用聚合物碳化反应制备不同维度的碳纳米材料、碳泡沫、碳/碳复合材料等。本书以碳材料的结构和形貌调控为切入点，着重介绍控制聚合物的碳化反应实现准确调控碳材料生长的机制。在此基础上，介绍催化聚合物本身成碳在提高阻燃性能方面的研究进展。最后，本书介绍聚合物基碳材料在超级电容器、锂离子电池、吸附与分离中的应用前景，阐述碳材料结构形貌与性能的关系。本书适合于从事聚合物降解与回收、聚合物改性与阻燃、碳材料制备与应用领域的科研人员阅读，也可作为高校相关专业教师教学与学生学习的参考书。

第1章绪论1
参考文献5
第2章聚合物碳化方法8
2.1聚合物碳化方法概述8
2.2聚合物碳化方法介绍9
2.2.1高温分解碳化法9
2.2.2水热碳化法18
2.2.3组合催化碳化法21
2.2.4裂解/化学气相沉积碳化法28
2.2.5预交联/高温碳化法36
2.2.6高温高压碳化法41
2.2.7裂解/气化碳化法43
2.2.8裂解/燃烧碳化法47
2.2.9快速碳化法48
2.2.10模板碳化法50
参考文献60
第3章聚合物碳化制备不同维数的碳材料79
3.1聚合物碳化制备不同维数的碳材料概述79
3.2聚合物碳化制备零维的碳材料80
3.2.1碳颗粒80
3.2.2碳纳米点82
3.2.3实心碳球86
3.2.4中空碳球91
3.2.5核壳结构碳球95
3.2.6富勒烯和金刚石98
3.3聚合物碳化制备一维的碳材料99
3.3.1碳纳米纤维和碳纤维99
3.3.2碳纳米管104
3.3.3杯叠碳纳米管114
3.3.4螺旋碳纳米管122
3.4聚合物碳化制备二维的碳材料128
3.4.1石墨烯128
3.4.2碳纳米薄片132
3.5聚合物碳化制备三维的碳材料137
3.5.1碳分子筛膜137
3.5.2纳米孔碳膜、大孔碳膜和等级孔碳膜142
3.5.3碳泡沫、多孔碳和整体式碳材料144
3.5.4碳/碳复合材料147
参考文献149
第4章聚合物催化成碳阻燃研究进展166
4.1聚合物催化成碳阻燃研究概述166
4.1.1聚合物材料的分解和燃烧166
4.1.2聚合物材料的阻燃机理167
4.2聚合物催化成碳阻燃方法介绍169
4.2.1黏土类催化剂及其组合催化剂169
4.2.2过渡金属化合物及其组合催化剂173
4.2.3层状双氢氧化物及其组合催化剂174
4.2.4金属-有机框架材料及其组合催化剂176
4.2.5二硫化钼及其组合催化剂179
4.2.6富勒烯及其组合催化剂182
4.2.7碳纳米管及其组合催化剂186
4.2.8石墨烯及其组合催化剂196
4.2.9炭黑及其组合催化剂199
参考文献205
第5章聚合物基碳材料在超级电容器中的应用211
5.1超级电容器211
5.1.1超级电容器简介211
5.1.2超级电容器的组成212
5.1.3超级电容器的分类及工作原理213
5.1.4超级电容器的特点217
5.1.5影响超级电容器性能的因素217
5.1.6超级电容器的性能指标及计算公式219
5.2碳材料基超级电容器220
5.2.1碳球220
5.2.2中空碳材料224
5.2.3碳纳米管231
5.2.4碳纳米纤维233
5.2.5碳纳米薄片236
5.2.6碳膜248
5.2.7多孔碳251
参考文献262
第6章聚合物基碳材料在锂离子电池中的应用266
6.1锂离子电池266
6.1.1锂离子电池简介266
6.1.2锂离子电池的结构267
6.1.3锂离子电池的工作原理267
6.1.4锂在无定形碳材料中的存储机理269
6.1.5碳基锂离子电池负极材料的改性策略270
6.2碳基锂离子电池负极材料271
6.2.1碳球271
6.2.2中空碳球273
6.2.3碳纳米管275
6.2.4碳纳米纤维275
6.2.5石墨烯和石墨278
6.2.6核壳结构碳材料281
6.2.7多孔碳285
6.3锂-硫电池290
6.3.1锂-硫电池介绍290
6.3.2碳基锂-硫电池292
参考文献294
第7章聚合物基碳材料在吸附与分离中的应用297
7.1聚合物基碳材料在有机染料污染治理中的应用297
7.1.1有机染料污染及治理介绍297
7.1.2吸附动力学和热力学介绍307
7.1.3碳球/中空碳球311
7.1.4碳纳米管/碳纳米纤维313
7.1.5杯叠碳纳米管316
7.1.6碳纳米薄片319
7.1.7介孔碳323
7.1.8多孔碳/活性炭325
7.1.9催化降解有机染料污染物329
7.2聚合物基碳材料在有机污染物治理中的应用334
7.2.1有机物溶液334
7.2.2有机物蒸气335
7.2.3有机物油337
7.2.4混合有机物339
7.3聚合物基碳材料在吸附重金属污染物中的应用341
7.4聚合物基碳材料在吸附与分离气体中的应用348
7.4.1二氧化碳348
7.4.2氢气360
参考文献365
第8章总结与展望371
参考文献373
关键词索引375