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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