近日，我校材料與建筑工程學院姚楨副教授團隊在能源燃料領域中科院一區(qū)TOP期刊Fuel（IF = 7.4）在線發(fā)表了題為“Correlation between chemical composition, wettability and carbon anode performance: Exploration of high quality carbon anode preparation for aluminum electrolysis”的研究論文。
炭陽極作為鋁電解槽的核心部件，其主要原料煤瀝青與煅后石油焦的粘結效果對于鋁電解生產過程中的電能消耗和碳排放具有重要影響。然而，受到表面張力、粘度、孔隙度、表面化學等多種因素的共同影響，目前研究中尚未明晰煤瀝青的化學成分、潤濕性及炭陽極性能之間的相互關系。因此，本研究通過低溫煤瀝青來調控改質煤瀝青的化學成分，創(chuàng)新性地利用電子順磁共振和原子力顯微鏡對煤瀝青的自由基排放和納米粘附力進行了定量表征，從原料（煤瀝青）→中間產品（瀝青焦）→最終產品（炭陽極）的角度，全面探討了改質煤瀝青的化學成分、潤濕性與炭陽極性能的相關機理。結果表明，煤瀝青的潤濕性與粘結強度之間的動態(tài)平衡是保證炭陽極使用性能的前提條件。研究成果為制備高質量鋁電解用炭陽極提供了理論依據(jù)，有利于實現(xiàn)戰(zhàn)略金屬鋁在電解生產環(huán)節(jié)的碳減排。
不同溫度下低溫煤瀝青添加量對接觸角和靜態(tài)浸潤性的影響
改質煤瀝青與低溫煤瀝青的二維、三維表面形貌與粘附力曲線
化學成分、潤濕性與炭陽極性能相關機理示意圖
該論文第一作者為材料與建筑工程學院分析化學2021級碩士研究生王璇，通訊作者為姚楨副教授和中南大學仲奇凡副教授。該研究得到貴州省科技計劃項目（黔科合基礎-ZK[2022]一般321，黔科合支撐[2023]一般212），貴州省教育廳高校科技創(chuàng)新團隊（黔教技[2023]057號），貴州省教育廳滾動支持省屬高校科研平臺團隊項目（黔教技[2022]012號）的聯(lián)合資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129823
