Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Каменноугольный пек 6
1.1.1 Общая характеристика каменноугольного пека и способы его получения 6
1.1.2 Физико-химические свойства каменноугольного пека 8
1.1.3 Химическое структура и состав пека 11
1.1.4 Применение каменноугольного пека 14
1.1.5 Углеродные материалы на основе каменноугольного пека 14
1.2 Меламин 16
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19
2.1 Определение фазового состава 19
2.2 Определение морфологии образцов 21
2.3 Метод ИК-спектроскопии 22
2.4 Метод измерения электрического сопротивления 23
2.5 Метод измерения эффекта Холла 24
3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 28
3.1 Объект исследования и технические требования к исходным веществам .. 28
3.2 Подготовка образцов 29
3.3 Термообработка образцов и результаты анализа потери массы образцов
после термообработки 30
3.3.1 Термообработка образцов 30
3.3.2 Анализ потери массы 33
3.3.2.1 Первая серия образцов 33
3.3.2.2 Вторая серия образцов 36
3.4 Изучение фазового состава образцов 37
3.5 Изучение морфологии образцов и их элементный состав 39
3.6 Исследование образцов ИК-спектроскопией 46
3.1 Исследование электросопротивления образцов 47
3.8 Исследование эффекта Холла 51
3.8.1 Общие сведения 51
3.8.2 Ход измерения 52
3.8.3 Методика расчета 53
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 58
4.1 Сетевое планирование 58
4.2 Расчет затрат на проведение НИР 63
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 67
5.1 Общая характеристика научно-исследовательской лаборатории 67
5.2 Состав вредных и опасных факторов 68
5.3 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда 68
5.3.1 Охрана труда при работе в химической лаборатории 68
5.3.2 Вредные вещества 69
5.3.3 Вентиляция 71
5.3.4 Освещенность 71
5.3.5 Шум 74
5.3.6 Электробезопасность 74
5.3.1 Пожарная безопасность 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 79
Углерод известен человечеству с древнейших времен (уголь, алмаз). В различных модификациях он обладает огромным разнообразием уникальных свойств. Именно благодаря этому графит, алмаз, нанотрубки и другие углеродные материалы применяют во многих отраслях науки и техники. Например, в сталелитейном производстве, при производстве фотоэлементов, в авиационной промышленности, в ракетостроении, в медицине и во многих других отраслях. Но, несмотря на большое число известных углеродных материалов, их новые модификации продолжают синтезировать и изучать их особенности и свойства.
Особый интерес для исследования представляют углеродные материалы, допированные азотом. Основные исходные компоненты этих материалов — углерод и C3N4 — уже достаточно хорошо изучены в различных формах, но они могут проявлять особые физические и химические свойства при взаимодействии.
В качестве исходного сырья для получения углеродных материалов, допированных азотом, возможно применить пек и некоторые азотсодержащие компоненты, например, меламин, мочевину. Наиболее предпочтительным является меламин, так как по сравнению с другими азотсодержащими веществами он содержит наименьшее количество примесей кислорода.
Поэтому в качестве цели работы выбрано изучение углеродсодержащих материалов, допированных азотом.
В работе исследовали структуру и свойства углеродных материалов, полученных синтезом среднетемпературного каменноугольного пека и меламина.
В ходе работы:
1) синтезированы углеродные материалы путем термообработки смеси среднетемпературного пека и меламина до температур 320, 500, 950 °С;
2) исследованы особенности физико-химических свойств образцов различными методами (рентгенофазовый анализ; микроскопия; ИК-спетроскопия; измерение электросопротивления и эффекта Холла).
Таким образом, полученные углеродсодержащие материалы, можно применять для производства суперконденсаторов, материалов с повышенной электропроводностью, аккумуляторных батарей и топливных элементов, селективных адсорбентов, газовых сенсоров и других функциональных материалов.
