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1950年美国大湖炭素公司首先发明了石油系针状焦。1969年超高功率电炉冶炼技术问世后,作为制备超高功率电极主要原料的针状焦,其生产迅速发展。针状焦具有明显的针状结构、纤维纹理、低热膨胀系数、低孔隙度、低硫、低灰份、低金属含量、高导电率及易石墨化等一系列优点,是生产超高功率电极、特种炭素材料及其复合材料等高端炭素制品的优质原料。煤系针状焦与石油系针状焦相比,具有较低的热膨胀系数(CTE)和较高的真密度,而CTE是针状焦最重要的性质。目前全球只有日本能生产优质煤系针状焦。我国每年针状焦的需求量约30～40万t,而80%～90%依赖进口。本论文以一种已除去喹啉不溶物的中温煤沥青为原料,以改变制备工艺、添加催化剂的形式经热缩聚、高温煅烧制备了煤系针状焦,考察了磁场作用下针状焦的结构形貌与性能的变化。并进一步考察了超声活化合成针状焦、催化剂催化合成针状焦的成焦机理、结构与性能的差异。试样分析测试采用了扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、红外测试(FT-IR)、电化学循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)等。研究结果表明:1.磁场对针状焦结构与性能的影响是正向的。磁场能有效提高针状焦的有序度,改善其针形纤维组织形貌,并且随着磁场强度的增加,针状焦有序性呈递增趋势。磁场的引入,使得针状焦的平均微晶尺寸降低、石墨化性能提高、致密度增大、透光率降低。当所加磁场磁场强度为22mT时,石墨化度最高可达45.35%。2.超声空化能有效提高针状焦的有序度、石墨化度与结晶度。经超声空化处理并在1200℃高温煅烧制备的针状焦经过平面分子的堆叠,形成更大的平面大分子片层且有较多的“纸卷”状纤维出现。3.向煤沥青中添加氯化铁(FeCl3)或对甲苯磺酸(PTSA)和六次甲基四胺(HMTA)后,经聚合煅烧生成大片层纤维结构的针状焦。在磁场作用下平面大分子沿磁场方向进一步取向有序排列,呈现出较好的针状纤维结构。4.经磁场处理后制备的针状焦,其循环伏安曲线峰电流有下降趋势。随着所施加磁场的磁场强度的增加,针状焦试样的电化学容抗弧半径呈递增趋势,传递电阻增大。5.磁场作用下添加催化剂FeCl3制备的针状焦的循环伏安曲线氧化峰最高,其氧化峰电流值较不加磁场不加催化剂的提高了78.6%,其电化学传递性最好,表面粗糙度最小,电阻率最低。6.添加了PTSA和HMTA制备的针状焦,其循环伏安曲线表明静电吸附是其电极储能的主要方式。添加了磁场后,其电化学活性有所增加,电极反应过程由扩散控制变为电化学控制。