化学气相沉积 从烃类气体到固体碳PDF电子书下载

第1章 烃类气体的热解化学 1

1.1 烃类气体热解的化学热力学 1

1.2 气体基元化学反应速率的理论 9

1.3 基元化学反应动力学的实验研究 12

1.4 C1烃类气体热解的基元化学反应 14

1.5 C2烃类气体热解的基元化学反应 20

1.6 C3烃类气体的基元化学反应 25

1.7 苯的热解化学 30

1.8 初级芳香烃的生成化学 32

1.9 稠环芳香烃的生成化学 35

1.9.1 HACA化学反应模型 35

1.9.2 芳香缩合模型 38

1.10 氢原子和氢分子对芳香烃的生成和裂解化学的影响 40

参考文献 41

第2章 热解炭的化学气相沉积 44

2.1 烃类气体气相反应和表面反应的相互影响 44

2.2 化学气相沉积过程中气体分子的运动 44

2.3 化学气相沉积的表面反应动力学 47

2.3.1 气体分子在固体表面的吸附 47

2.3.2 气相反应和气-固相反应的相互作用 48

2.3.3 热解炭化学气相沉积动力学常数的测定 50

2.4 热解炭化学气相沉积的反应器 51

2.5 常用烃类气体的物理和化学性质 56

2.5.1 甲烷 56

2.5.2 乙烷和丙烷 57

2.5.3 乙烯和丙烯 57

2.5.4 乙炔 58

2.5.5 1,3丁二烯和苯 58

2.6 几种主要烃类气体的热解与热解炭的化学气相沉积 58

2.7 氢原子和氢气分子对热解炭化学气相沉积的影响 69

2.7.1 计算化学研究结果 69

2.7.2表面过程 70

2.8 炭材料表面氢浓度和活性位浓度的测定 73

2.8.1 炭材料表面氢浓度的测定 73

2.8.2 炭材料表面活性位浓度的测定 74

2.9 烟炱和炭黑的生成 75

2.10 气相生成富勒烯族化合物 77

2.11 固体表面对热解炭化学气相沉积的影响 78

2.11.1 金属表面对气相化学反应的影响 79

2.11.2 金属对热解炭沉积速率的影响 80

2.12 气相生成炭纤维和纳米碳管 82

2.13 气相生成金刚石和类金刚石薄膜 88

2.14 小结 96

参考文献 99

第3章 热解炭的化学气相渗透 106

3.1 化学气相渗透与炭／炭复合材料 106

3.2 等温等压化学气相渗透 109

3.2.1 基本化工技术 109

3.2.2 包含复杂气固相反应的等温等压化学气相渗透 116

3.3 等温等压化学气相渗透速率的模拟 117

3.4 炭纤维多孔体内部的化学气相渗透 127

3.5 非等温等压条件下进行的化学气相渗透 133

3.5.1 等压-非等温条件下进行的化学气相渗透 133

3.5.2 等温-非等压条件下进行的化学气相渗透 136

参考文献 137

第4章 热解炭的结构和表征 141

4.1 石墨和炭材料的结构特征 142

4.2 热解炭的结构的变化：石墨化过程 146

4.3 X射线衍射研究热解炭的微观结构 152

4.3.1 基本结构参数的测量 153

4.3.2 石墨化度 154

4.3.3 各向异性化度 155

4.4 拉曼光谱法研究热解炭的微观结构 159

4.5 电子自旋共振法研究热解炭的微观结构 163

4.6 偏光显微镜下热解炭的结构特征和分类 166

4.6.1 透射光下的结构特征 168

4.6.2 反射光下的结构特征 169

4.6.3 根据消光角对热解炭材料的分类 174

4.7 透射电子显微镜下热解炭的结构特征和分类 176

4.8 扫描电子显微镜下热解炭的结构特征 180

4.9 热解炭和炭／炭复合材料的孔结构 183

4.9.1 热解炭内部的孔隙结构 183

4.9.2 炭／炭复合材料内部的孔隙结构 184

4.9.3 炭／炭复合材料的表面积的计算 185

参考文献 186

第5章 热解炭微观结构的生成和变化 191

5.1 固体碳微观结构的变化 191

5.1.1 固体碳的相变化 191

5.1.2 富勒烯转变成炭材料 192

5.1.3 烃类分子液相热解生成炭材料的结构变化 193

5.1.4 烃类分子生成热解炭的结构变化 195

5.2 化学气相沉积条件下热解炭织态结构的生成和变化 198

5.3 化学气相渗透条件下热解炭织态结构的生成和变化 206

5.4 炭纤维表面对沉积热解炭结构的影响 215

5.5 热解炭微观结构形成的机理：生长与形核 217

5.5.1 单一组分均气相形核理论 217

5.5.2 气-固非均相形核 218

5.5.3 固体表面的非均相形核 218

5.6 形核理论的物理化学模型 219

5.7 Particle-Filler模型：织态结构形成的缺陷机制 222

参考文献 227

第6章 热解炭与炭／炭复合材料的性能与应用 230

6.1 热解炭的磁、电、热性能 230

6.1.1 热解炭的磁电阻 231

6.1.2 热解炭的热导率 232

6.1.3 热解炭的热膨胀性能 235

6.2 热解炭的力学性能 241

6.3 炭纤维的类型和性能 244

6.4 炭纤维和热解炭基体之间的界面 251

6.5 炭／炭复合材料的导热和抗热震性能 252

6.6 炭／炭复合材料的力学性能 255

6.7 炭／炭复合材料的高温力学性能 265

6.8 炭／炭复合材料的摩擦和磨损性能 266

6.9 炭／炭复合材料的应用领域 272

参考文献 273