تولید ریزدانه‌های مزوفاز کربنی (MCMB) با استفاده از قیر مزوفاز به روش سوسپانسیون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش، تولید ریزدانه‌های مزوفاز کربنی با استفاده از قیر مزوفاز به‌عنوان ماده اولیه به روش سوسپانسیون است. اثر حلال پیریدین و همچنین تأثیر انجام فرآیند کربنیزاسیون بر تولید ریزدانه‌های مزوفاز کربنی در پژوهش حاضر بررسی شد. در نهایت ویژگی‌های ساختاری و شیمیایی موجود در ریزدانه‌های مزوفاز کربنی تولید شده ارزیابی شد. نتایج نشان داد که انجام فرآیند استخراج با حلال پیریدین و فرآیند کربنیزاسیون، تأثیر زیادی بر مورفولوژی و حذف ناخالصی‌های موجود در قیر مزوفاز و بازده تولید دارد. طبق نتایج به‌دست آمده حضور پراش‌های پرتو ایکس واقع در θ2 برابر 26 و 43 درجه تأیید‌کننده تشکیل شبکه شش‌گوش گرافیت است. همچنین وجود نوارهای D و G در آزمون رامان تأیید‌کننده وجود پیوندهای منظم شش‌گوش (G) و پیوندهای ناقص (D) در کره‌های مزوفاز کربنی است. تمام ذرات قیر مزوفاز نیز در پایان فرآیند به کره‌های مزوفاز کربنی با توزیع اندازه ذرات 80 نانومتر الی 12 میکرومتر تبدیل شدند. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Synthesis of Meso Carbon Micro Beads from Mesophase Pitch by Suspension Method

نویسندگان [English]

  • A. R. Yousefi
  • M. Sobhani
  • Sh. Torkian
  • H. Jamali
  • H. Sheikh
  • M. R. Loghman Estraki
Department of Materials Engineering, Malek Ashtar University Of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

The purpose of this research was to produce Meso Carbon Micro Beads (MCMB) using mesophase pitch as a raw material by suspension method. The effect of pyridine solvent and also carbonization processes in the production of MCMBs were investigated. Finally, the structural and chemical properties of MCMBs were evaluated. The results showed that extraction with pyridine solvent and the carbonization process had a great effect on the morphology and removal of impurities in mesophase pitch and production efficiency. According to the obtained results, the presence of x-ray patterns located at 2θ equal to 26 and 43 degrees confirmed the formation of a graphite hexagonal network. Also, the existence of bands bands and G bands confirmed the existence of regular hexagonal bonds (G) and incomplete bonds (D) in carbon mesophase spheres. At the end of the process, all mesophase pitch particles were converted into carbon mesophase spheres with a particle size distribution of 80 nm to 12 µm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MesoCarbon MicroBeads
  • Carbonization
  • Suspension
  • Mesophase pitch
  • Annealing

مراجع

  1. Bagheri H, Hashemipor H, Shah heydari A, Carbon allotropes and their applications in various industries. The first national conference on applied research in science and engineering, Iqbal Lahori Institute of Higher Education, Mashhad, 2016.
  2. Yuan M, Cao B, Meng C, Zuo H, Li A, Ma Zh, et al. Preparation of pitch-based carbon microbeads by a simultaneous spheroidization and stabilizat ion process for lithium-ion batteries. Chemical Engineering Journal. 2020; 400 :125-948. https://doi. org/10.1016/j.cej.2020.125948
  3. Safi S, Rad RY. In Situ Synthesis of Nano Size Silicon Carbide and Fabrication of Csic Composites During the Siliconization Process of Mesocarbon Microbeads Preforms. Ceramics International. 2012;38(6):5081-7. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.03.010
  4. Alcántara R, Madrigal FF, Lavela P, Tirado JL, Mateos JJ, De Salazar CG, Stoyanova R, Zhecheva E. Characterisation of Mesocarbon Microbeads (MCMB) As Active Electrode Material in Lithium and Sodium Cells. Carbon. 2000;38(7):1031-41. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(99)00215-8
  5. Sobhani M, Loghman Estraki MR, Mansouri H, Naderi M, Mohammad Sharifi E, Nasr Esfahani AR, Fabrication of MCMB from coal Tar by liquid phase carbonization method, MSC Thesis, Malek Ashtar University of Technology, 2023. https://doi.org/ 10.47176/JAME.41.4.24501
  6. Marsh H, Diez MA. Mesophase of graphitizable carbons, Liquid crystalline and mesomorphic polymers. New York: Springer; 1994. p. 231-257. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-8333-8_7
  7. Kodama M, Fujiura T, Ikawa E, Esumi K, Meguro K, Honda H. Characterization of Meso-Carbon Microbeads Prepared by Emulsion Method. Carbon. 1991; 29 (1): 43-9. https://doi.org/10.1016/0008-6223(91)90093-X
  8. Chaudhary A, Teotia S, et al. Engineering novel synthetic strategy to develop Meso Carbon Micro Beads for multifunctional application. Materials Research Express, 2018; 5: 045-011. https://doi.org/ 10.1088/2053-1591/aab454
  9. Ji SJ, Cheng XL, Zhao JH, Bi QL, Wang LC, Wang JS, Wang LH, Song CY, Zhang M. Preparation of Mesocarbon Microbeads (MCMB) From Suspensions of a Synthetic Naphthalene Isotropic Pitch. Key Engineering Materials. 2017; 753:231-6. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.753.231
  10. Bhatia G, Fitzer E, Kompalik D. Mesophase formation in defined mixtures of coal tar pitch fractions. Carbon. 1986; 24(4): 489-94. https://doi. org/10.1016/0008-6223(86)90273-3
  11. Yan L, Fang Y, Deng J, Zhu Y, Zhang Y, Cheng J, Zhao X. Preparation and Characterization of Mesocarbon Microbeads by the Co-Polycondensation of High-Temperature Coal Tar Pitch and Coal Pyrolytic Extracts. Materials. 2022;15(15):5136. https://doi.org/10.3390/ma15155136
  12. Gong X, Lou B, Yu R, Zhang Z, Guo S, Li G, Wu B, Liu D. Carbonization of mesocarbon microbeads prepared from mesophase pitch with different anisotropic contents and their application in lithium-ion batteries. Fuel Processing Technology. 2021;217: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2021. 106832
  13. Wang F, Jiao S, Liu W, Biney BW, Guo A, Chen K, Liu H, Liu D, Xia D, Wang Z. Preparation of mesophase carbon microbeads from fluidized catalytic cracking residue oil: The effect of active structures on their coalescence. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2021;156:105166. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2021.105166
  14. Wang M, Yang B, Yu T, Yu X, Rizwan M, Yuan X, Nie X, Zhou X. Research progress in the preparation of mesophase pitch from fluid catalytic cracking slurry. RSC advances. 2023;13(27):18676-89. https://doi.org/ 10.1039/D3RA01726E
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 42، شماره 3
آذر 1402
صفحه 73-92

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی