摘要：炭材料因具有特定的微观结构、可调控的孔隙特征及优良的物理化学稳定性等特点,已被广泛应用于环境治理、能量存储、生物医药、电子信息和国防科技等多个领域。炭材料的微观结构是决定其功能化应用性能的关键因素,因此,针对不同用途定向设计和可控制备具有特定功能的炭材料,并实现其微观结构的精准调控具有重要意义。在众多炭材料制备方法中,天然矿物模板法因在炭材料的微观结构精准调控、模板资源丰富、制备工艺高效等方面具有明显优势而备受关注。自然界中存在大量具有一维、二维、三维结构的天然矿物,且拥有特殊的微观形貌特征和发达的孔隙结构,为定向制备特定结构的炭材料提供了优质的天然模板。本文简要介绍了天然矿物为模板制备功能炭材料的原理,并在此基础上重点综述了天然矿物模板法在功能炭材料制备及其微观结构调控等方面的研究现状与发展动态。主要体现在:(1)利用埃洛石、凹凸棒石和海泡石等一维纳米结构特征,通过碳质前驱体对天然模板形貌或孔道的选择性复制来制备碳纳米管、碳纳米棒和碳纳米纤维,并借助热处理和酸活化等手段对矿物模板进行预先改性以实现一维纳米炭材料形貌特征和孔隙结构的双重调控;(2)利用蛭石、蒙脱石和水滑石等二维层状结构特征,通过碳质分子在矿物层间限域空间内的定向排列来制备石墨烯和碳纳米片,并借助热处理和离子交换等手段对矿物模板进行适度扩层改性以实现二维纳米炭材料微观结构的有效调控;(3)利用沸石和硅藻土等三维立体架构多孔特征,通过多孔矿物的结构导向作用制备具有“微孔⁃中孔⁃大孔”层次孔结构的三维多孔炭,并借助CO_(2)、H_(2) O和KOH等协同活化造孔以实现多孔炭材料三维多孔结构的精准调控。最后,本文指出了利用天然矿物为模板制备功能炭材料所存在的主要问题,并对天然矿物模板法制备功能炭材料的未来发展趋势进行了展望,以期为高性能功能炭材料的研发与应用提供参考。

摘要：碳量子点独特的量子限域效应、小尺寸效应以及丰富的表面缺陷及官能团,为其在电极材料的设计和构筑中提供了多元的可能性。以褐煤为原料,采用化学氧化法制备碳量子点(CQDs)。以CQDs为基本结构单元,采用冰模板法构筑二维炭片(CSs),经后续炭化改性制备改性炭片(CSs-t)。对样品的形貌及微观结构进行了系统表征并采用恒流充放电及循环伏安测试探究CSs-t用作钠离子电池负极材料的电化学性能。结果表明:借助冷冻干燥过程中冰模板的作用,可实现零维CQDs到二维炭片的定向组装。在后续炭化过程中,炭化温度对CSs-t的微观结构有重要影响。当炭化温度为700℃时,CSs-700片层结构发育完整,横向尺寸可达微米级,具有适宜的表面杂原子含量(11.13%)。在连续导电网络作用下,CSs-700展示出优异的循环稳定性和良好的倍率性能。在50 mA/g的电流密度下首次充电比容量为161 mAh/g,对应的首次库伦效率为42.8%,当电流密度增大到2 A/g时,仍能保持63 mAh/g的比容量,在1 A/g大电流密度下经历1000次循环后容量保持率为101.6%。

摘要：介绍通过建立全断面爆破一次性小推进设计和临时/永久安全支护相结合的技术措施。从施工方案、工程质量、技术措施和安全防护等4个环节保障施工安全。结果表明:通过在立眼支护断面上临时与永久支护之间互相保护的安全设计,再与全断面一次性小推进爆破技术相结合,成功在预期时间前安全贯穿并实现瓦斯零超限。为矿井的综合生产计划不但节省了时间,也节约了成本增加了经济效益。