PAGE\*MERGEFORMAT10科研训练报告学院：化学工程学院专业班级：应化09-2班姓名：二O一二年六月训练目的：通过科研训练课程，使高年级本科生初步了解并亲历科研工作的基本过程，以小组为单位，在“接受研究项目→查阅文献资料→总结文献→拟定实验方案→实施实验→分析结果→撰写报告，汇报”训练中，发挥自主学习精神和团队协助精神，培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，提高实践能力和综合素质。主要内容：1、学会使用网络工具查阅资料，以“”为关键词进行资料的查询；2、对查得的资料进行总结；3、拟定的实验流程和具体的操作步骤；4、实验；5、对产物的典型特性进行表征和分析；6、撰写科研训练报告。指导教师评语：成绩评定指导教师签字年月日注：本页由教师填写聚乙烯基三苯乙炔基硅烷树脂的催化石墨化研究摘要：以热固性树脂聚乙烯基三苯乙炔基硅烷（PVTPES）为碳源，分别用铜和钴作催化剂，研究了在1400℃下不同含量的铜和钴对PVTPES树脂的石墨化度的影响。通过X射线衍射(XRD)测试结果表明，在实验反应温度下，铜和钴对PVTPES树脂催化效果并不理想，而含硅芳炔树脂在反应温度范围内先发生分解，生成碳化硅和无定形炭，无定形炭发生石墨化转化，生成的碳化硅部分则与金属催化剂铜或钴生成硅化物,且随着催化剂的含量的增加，生成的硅化物中的铜或钴的百分数变大。关键词:聚乙烯基三苯乙炔基硅烷；PVTPES；铜；钴;催化；石墨化1、引言所谓石墨化，是把把焙烧品置于高温炉内，在保护介质（如氮气）中加热到2300-2500℃以上，使六角碳原子平面网格从二维无序排列（乱层结构，或称无定形炭），转变为三维空间的有序排列的石墨结构的高温热处理过程[1]。很显然，温度是石墨化过程的决定因素，但如果只单纯的加热，则需要很高的温度才能达到较满意的石墨化程度，这就造成石墨化工序的能耗太大，使生产成本较高。在1400℃温度下，炭质材料的石墨化过程十分缓慢，缓慢到难以观察的程度，但在加入某些催化剂后，即使在这种温度甚至更低温度下也可以明显地观察到石墨化过程[1]，从而很大程度的降低了生产成本，且加入催化剂只能加快石墨化反应速度，而不改变反应本质。1.1.催化石墨化研究背景及作用机理催化石墨化现象的发现可追溯到19世纪末,在20世纪60～70年代研究较活跃,日、德两国的学者对金属或矿物添加剂在石墨化过程的影响方面作了广泛的研究[2]。催化石墨化大大降低了石墨化工艺中的能耗，在现在能源日益紧张的今天，降低能耗是十分重要的，即催化石墨化顺应了时代的要求，有很好的发展前景。催化石墨化的过程较复杂,既有物理变化,又有化学变化,其作用机理的阐述，目前主要有两种:一是溶解再析出机理[3]:催化剂能够溶解碳,且无序碳溶解达到饱和时,对于石墨来讲,此时为过饱和,因此在有序碳和无序碳之间的能差作用下,溶解的部分碳会以低能级的石墨结晶形态从液相中结晶析出。二是碳化物转化机理[4]:元素先与碳化合生成碳化物,继续升温碳化物再分解生成石墨或者易石墨化的碳。催化石墨化所用的催化剂可以是金属、非金属或其化合物。多种元素具有催化石墨化的作用,如元素周期表中以铁、钴、镍为代表的Ⅷ族元素,其d壳层分别有6～8个电子,电子能级不会因接受碳的电子而改变,因此它们都能溶解无定形碳,形成固溶体,易发生按溶解再析出机理进行的催化石墨化反应;以钛、锆、钒、铬、锰为代表的ⅣB-ⅦB族元素,其d壳层分别有2～5个电子,能和碳以共价键形式结合而生成碳化物,高温下碳化物再分解为金属蒸气和石墨,即发生按碳化物转化机理进行的催化石墨化反应[5]。在非金属元素中,硼是已知的一种较出色的石墨化催化剂,其催化石墨化既有溶解再析出,又有碳化物转化机理的作用[5]。根据报道,铍、铝、钠、钙、硅、硫、氯等也能促进石墨化。本文主要研究铜和钴作为催化剂其不同含量对PVTPES催化石墨化程度的影响。1.2.催化石墨化的研究意义近年来随着化工、机械、建筑、冶金、核电、尤其是航空航天等工业的飞速发展，碳材料作为新一代的结构材料和功能材料，以其高强度、高模量、低密度、低膨胀、耐高温、耐摩擦、耐冲击、耐腐蚀、耐疲劳、自润滑、导热、导电等其他材料无法比拟的优异特性可以被应用到许多领域，受到了众多研究者的青睐与关注。由于生产石墨纤维需要高温技术和高温设备，技术含量高，条件苛刻，再加上核心技术难以引进，至今我国未能形成规模化生产，因此，碳材料的石墨化研究也是研究热点之一。碳材料的石墨化过程实质是一个热处理过程。进行催化石墨化的研究对于降低石墨化温度，改善碳材料的石墨化结构、提高碳材料的性能以及降低生产成本有着重要的意义。故降低成本、扩大应用范围