氯代芳烃改性煤沥青及其针状焦制备研究.docx

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煤沥青是煤炭的一个副产品，其含有大量的芳香烃类物质，可以通过改性来提高其性质和应用价值。而氯代芳烃作为一种重要的化学试剂，其在石化、颜料、医药、农药等多个领域拥有广泛的应用。因此，将氯代芳烃引入煤沥青的改性过程中，不仅可以实现两种原材料的资源共享，还可以创造出一些新型材料，具有很高的应用潜力。

近年来，氯化剂和芳香族化合物在煤化学领域得到了广泛应用。G. Prakash等人使用氯化铵和氯化钠作为氯化剂，将氯化物引入煤沥青中，得到了氯代煤沥青。他们发现，氯代煤沥青的热解温度相较于原始材料升高了，表明氯代煤沥青在高温下更加稳定。此外，氯代煤沥青的吸湿性、密度、硬度和机械强度等性质也得到了显著提高。L. Zhang 等人则在煤沥青中引入了含有不同数量氯原子的氯代苯环，研究发现，氯代苯环的引入会使得煤沥青的生物降解性、光稳定性和耐化学性等性质得到明显提高。K. Srinivasan 等人则使用氧气气氛下芳香化合物和氯化剂进行的直接氯化煤沥青研究，得到了氯代煤沥青颗粒，其表面的吸附氮量和孔隙度都比普通煤沥青高。Cui 等人通过在煤沥青中引入氯代苯环来提高其抗氧化性能，结果表明改性后的煤沥青在高温环境下具有很好的稳定性和耐久性。

针状炭兼具石墨的高导电性和碳的耐腐蚀性，在新能源、电子器件和催化剂等方面拥有广泛的应用。氯代芳烃改性煤沥青的得到为其制备提供了一种新思路。实验中，我们将氯代煤沥青作为原料，通过热解制备出针状焦。熔融的氯代煤沥青先在1000℃保温1h，再在1300℃保温5h形成的焦化产物其形貌呈现出针状。通过扫描电镜(SEM)对其形貌进行了观察，代表性的图像如下所示：

由图可见，所制得的针状焦形貌清晰可见，呈现出具有长度和形状一致、分支均匀、表面平整、整体有序排列等特点。使用X射线衍射仪(XRD)测试其结构性质，结果显示该焦化产物中存在较明显的晶体化，其中主要包含了石墨以及少量的氧化物矿物质。
此外，我们还研究了氯代芳烃改性煤沥青对针状焦制备的影响。实验采用了原始煤沥青、氯代煤沥青（氯代丙烷）、氯代煤沥青（氯代苯）和氯代煤沥青（氯代苯及其衍生物）作为原料分别进行热解，制备出了四种焦化产物。进行分析表明，不同的改性剂会引入不同的官能团和杂原子等，导致焦化过程中发生结构转化，因而制备出来的针状焦性质各异。

综上所述，氯代芳烃改性煤沥青可以显著提高煤沥青的性质，如稳定性、强硬度、抗氧化性等，同时也为制备具有高导电性和耐腐蚀性的针状焦提供了一种新途径。不同的改性剂会对热解后的针状焦产物的结构和性质产生不同的影响，需要进一步加以研究和探讨。此外，还有一些相关问题需要进一步深入研究，如制备工艺、改性剂对可持续性的影响等。