中间相沥青基自烧结炭石墨材料制备及其炭化机理的研究的任务书.docx

中间相沥青基自烧结炭石墨材料制备及其炭化机理的研究的任务书
任务书
一、研究背景
相沥青是一种高分子有机物，其主要成分是无定形碳和氢。相沥青其实是一种煤炭中间产品，生产过程中若不能进行进一步处理，那么相沥青的化学性质和物理性质十分不稳定。因此需要对其进行进一步转化，并制备成一些高品质的化学品。目前，相沥青已经广泛应用于行业中，例如鞋材、石墨制品、橡胶制品等行业。而炭化是一种美化相沥青实验室样品外表及提高强度的手段，故研究相沥青基自烧结炭石墨材料的制备与炭化机理具有重要的实际意义。
二、研究目的
1.探究相沥青在不同加热条件下的化学反应动力学和石墨化过程。
2.制备高质量的相沥青基石墨材料，并对其进行表征和性能测试。
3.深入研究相沥青基自烧结炭石墨材料的炭化机理和相应的影响因素。
三、研究内容
1.相沥青的提取与分离
相沥青是一种复杂的混合物，其中包含着许多有害物质。因此，在实验前需要对相沥青进行提取和分离。其中需要使用一些有机溶剂，如煤沥青油、煤油等。
2.相沥青石墨化实验及性能测试
在制备石墨材料前，需要对相沥青基材料进行石墨化实验，并对其性能进行测试。在石墨化实验中，需要对不同温度、不同反应时间和不同反应条件下的相沥青石墨化速率、石墨化程度等进行研究。在性能测试中，则需要对材料的热稳定性、化学性质、机械性能等进行测试。
3.相沥青基自烧结炭石墨材料制备及其炭化机理研究
在制备相沥青基自烧结炭石墨材料前，需要对炭化的实验条件进行优化，包括炭化温度、炭化时间等。同时，还需要对炭化机理进行深入研究，包括相沥青自烧结炭的反应动力学、炭化条件对材料结构和性能的影响、炭化过程中的热动力学等进行探究。
四、研究方法
本研究主要采用实验室研究的方式进行。具体包括：采集相沥青样品并进行提取和分离；对相沥青石墨化反应动力学进行实验研究；通过热重分析、傅里叶变换红外光谱等分析手段对相沥青基石墨材料进行表征和性能测试；通过SEM、XRD等手段研究相沥青基自烧结炭石墨材料的形貌、微观结构和晶体结构等；通过热重分析、TG-FTIR等手段深入研究相沥青基自烧结炭石墨材料的炭化机理。
五、研究计划
本研究计划分为三个阶段进行：
第一阶段：2021年5月至7月，进行相沥青样品提取和分离、相沥青石墨化反应动力学实验，并通过XRD、SEM等手段对实验结果进行表征。
第二阶段：2021年7月至10月，进行相沥青基石墨材料制备和性能测试实验，并通过TG-FTIR等手段对材料进行分析和测试。
第三阶段：2021年11月至2022年2月，进行相沥青基自烧结炭石墨材料制备和炭化机理研究实验，并对实验结果进行分析、总结和归纳。
六、预期成果
1.从理论上深入研究相沥青基自烧结炭石墨材料制备及其炭化机理，并得出相应结论。
2.成功制备出高质量的相沥青基石墨材料，并对其进行性能测试，为相沥青在高附加值领域的应用提供了可靠的技术支持。
3.发表学术论文，取得较好研究成果和学术声誉。
七、经费预算
本项目经费预算为30万元，其中包括实验设备购置、实验材料费、人员费用等方面。具体细节如下：
设备购置费：20万元。
实验材料费：4万元。
人员费用：6万元。分别为项目负责人、研究员、工程师和技术助理的薪酬、福利、差旅和其他相关费用。
八、参考文献
1.邹国良.热处理学[M].北京:机械工业出版社,2009.
2.Guan,Y.,Wang,X.J.,Li,X.,&Shi,J.L..Investigationofthemicrostructureandthermalpropertiesofmesophasepitch-basedcarbonfibers[C]//The13thWorldConferenceonCarbon.2013
3.Cao,Q.,&Yu,Y..Studyoncarbonmicrospheresanditsapplicationinmultifunctionalmaterials[D].NortheasternUniversity,2015.