碳材料是与人类文明进步息息相关的重要材料之一，各种不同形态的碳单质以及碳化合物在人类发展中做出了巨大的贡献。气相生长碳纤维(VGCFs)、碳微球(CMBs)、碳纳米管(CNTs)、纳米洋葱状富勒烯(NOLFs)和碳包覆金属等新型碳功能材料以其优异的特性，使它们在众多领域获得了广泛的应用。 重油残渣(即脱油沥青)是重油加工过程中的副产物、一种富碳的复杂混合物，热解可产生CH_4、CO、H_2、N_2、H_2S等气体和低烃类化合物。依赖这些热解气体的综合作用，可以进行气相生长碳材料的合成研究，其裂解后的残余焦经过高温处理、电弧放电等技术也可以转化为石墨类产品。因此，可以说重油残渣是大规模工业化生产碳功能材料的来源之一。从重油残渣中获得高附加值产品，可为扩展传统石油加工过程的产品链并实现资源的综合利用提供新的途径。 本论文提出以重油残渣为原料，采用化学气相沉积(CVD)、共炭化、微波等离子体法定向制备VGCFs、CMBs、CNTs、内包铁NOLFs、内包碳化铁碳微粒以及定向碳纳米薄膜等各种高附加值碳功能材料，对产物结构及反应机理进...
摘要4-10
ABSTRACT10-17
第一章 文献综述与选题23-65
    1.1 新型碳功能材料23-45
        1.1.1 气相生长碳纤维25-29
        1.1.2 碳微球29-31
        1.1.3 碳纳米管31-36
        1.1.4 纳米洋葱状富勒烯36-45
    1.2 沥青基碳材料的研究进展45-51
        1.2.1 沥青45-46
        1.2.2 以沥青为原料制备碳材料的研究进展46-51
    1.3 课题的提出及研究内容51-54
        1.3.1 课题的提出51-52
        1.3.2 研究内容52-54
    参考文献54-65
第二章 新型碳功能材料的制备及测试方法65-84
    2.1 实验原理65-67
        2.1.1 化学气相沉积法制备气相生长碳材料65-66
        2.1.2 共炭化法制备内包金属碳颗粒66
        2.1.3 微波等离子体法制备定向纳米碳薄膜66-67
    2.2 实验原料67-70
        2.2.1 化学气相沉积法制备重油残渣和煤沥青基气相生长碳材料67-69
        2.2.2 共炭化法制备重油残渣基内包金属碳微米颗粒69
        2.2.3 微波等离子体法制备重油残渣基定向纳米碳薄膜69-70
    2.3 实验设备和仪器70-73
        2.3.1 化学气相沉积法制备重油残渣和煤沥青基气相生长碳材料70
        2.3.2 气相生长碳纤维的提纯70-71
        2.3.3 共炭化法制备重油残渣基内包金属碳微米颗粒71-72
        2.3.4 微波等离子体法制备重油残渣基定向纳米碳薄膜72-73
    2.4 制备73-79
        2.4.1 重油残渣可控制备气相生长碳纤维73-74
        2.4.2 气相生长碳纤维的提纯74-75
        2.4.3 重油残渣制备气相生长碳纳米管75-76
        2.4.4 重油残渣可控制备气相生长碳微球76
        2.4.5 重油残渣制备气相生长内包金属纳米洋葱状富勒烯76
        2.4.6 共炭化法制备重油残渣基内包金属碳微米颗粒76-77
        2.4.7 微波等离子体法制备重油残渣基定向纳米碳薄膜77-78
        2.4.8 煤沥青制备气相生长碳材料78-79
    2.5 测试79-82
        2.5.1 热重分析79-80
        2.5.2 X-射线衍射分析80
        2.5.3 场发射扫描电子显微分析80
        2.5.4 高分辨透射电子显微分析80-81
        2.5.5 拉曼光谱分析81
        2.5.6 吸附性能分析81-82
    参考文献82-84
第三章 重油残渣基气相生长碳纤维及碳纳米管84-130
    3.1 重油残渣基气相生长碳纤维的可控制备84-111
        3.1.1 实验84-85
        3.1.2 结果与讨论85-88
        3.1.3 实验参数对制备气相生长碳纤维的影响88-101
        3.1.4 重油残渣基气相生长碳纤维的生长机理101-110
        3.1.5 二次气相生长碳纤维的制备110-111
    3.2 气相生长碳纤维的性能111-115
        3.2.1 提纯111-112
        3.2.2 热稳定性112-113
        3.2.3 储氢性能113-115
    3.3 重油残渣基气相生长碳纳米管115-123
        3.3.1 实验115-116
        3.3.2 结果与讨论116-119
        3.3.3 实验参数对碳纳米管生长的影响119-121
        3.3.4 重油残渣基气相生长碳纳米管的生长机理121-123
    3.4 小结123-126
        3.4.1 重油残渣基气相生长碳纤维123-124
        3.4.2 重油残渣基气相生长碳纳米管124-126
    参考文献126-130
第四章 重油残渣基气相生长碳微球和纳米洋葱状富勒烯130-150
    4.1 重油残渣基气相生长碳微球130-142
        4.1.1 实验130
        4.1.2 结果与讨论130-133
        4.1.3 实验参数对制备气相生长碳微球的影响133-138
        4.1.4 重油残渣基气相生长碳微球的生长机理138
        4.1.5 气相生长碳微球的性能138-142
    4.2 重油残渣基气相生长内包铁纳米洋葱状富勒烯142-147
        4.2.1 实验142-143
        4.2.2 结果与讨论143-145
        4.2.3 重油残渣基内包铁纳米洋葱状富勒烯的生长机理145-147
    4.3 小结147-148
        4.3.1 重油残渣基气相生长碳微球147
        4.3.2 重油残渣基气相生长内包铁纳米洋葱状富勒烯147-148
    参考文献148-150
第五章 共炭化和微波等离子体法制备重油残渣基碳功能材料150-161
    5.1 共炭化法制备重油残渣基内包金属碳微米颗粒150-154
        5.1.1 实验150
        5.1.2 结果与讨论150-153
        5.1.3 重油残渣基内包金属碳微米颗粒的生长机理153-154
    5.2 微波等离子体法制备重油残渣基定向纳米碳薄膜154-157
        5.2.1 实验154
        5.2.2 结果与讨论154-156
        5.2.3 重油残渣基定向纳米碳薄膜的生长机理156-157
    5.3 小结157-159
        5.3.1 共炭化法制备重油残渣基内包金属碳微米颗粒157
        5.3.2 微波等离子体法制备重油残渣基定向纳米碳薄膜157-159
    参考文献159-161
第六章 煤沥青基气相生长碳材料161-177
    6.1 引言161-162
    6.2 实验162
    6.3 结果与讨论162-173
        6.3.1 催化剂二茂铁含量的影响162-164
        6.3.2 反应温度的影响164-166
        6.3.3 氢气流量的影响166-167
        6.3.4 反应时间的影响167-169
        6.3.5 载气种类的影响169
        6.3.6 反应区域的影响169-170
        6.3.7 超微观结构分析170-173
    6.4 重油残渣和煤沥青基气相生长碳材料的比较173-175
    6.5 小结175-176
    参考文献176-177
第七章 结论与展望177-183
    7.1 结论177-181
    7.2 创新点181-182
    7.3 展望182-183

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