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| 內容簡介： |
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《煤基功能材料》是“煤炭清洁转化技术丛书”的分册之一，以煤炭为核心，介绍其作为基础原料在开发碳基新材料方面的巨大潜力。本书详细阐述了煤通过不同工艺转化为煤焦油、煤沥青等中间产品的过程，并进一步介绍了这些中间产品如何被深加工成各类高性能的煤基功能材料。书中重点介绍了煤基有机功能材料（包括光波导材料、工程塑料、光电材料、煤基药物及中间体、助剂材料等）以及煤基炭功能材料（包括针状焦、各向同性焦、石墨电极、炭纤维、储能材料、炭质吸附材料、热管理炭材料等），详细剖析了这些材料的制备工艺、应用领域及质量影响因素。同时，本书还展望了煤基功能材料的未来发展趋势。本书总结了作者团队多项原创性研究成果，兼具前沿性和实用性，可供煤化工、材料、能源、环保等领域的研究人员、工程技术人员、产业界人士以及高校师生参考。
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| 目錄：
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1绪论001
1.1概述001
1.2煤基功能材料应用现状002
1.3煤基功能材料发展趋势002
参考文献003
2原料概述005
2.1煤005
2.1.1煤的分类、组成及性质005
2.1.2煤的应用007
2.2煤焦油010
2.2.1煤焦油的分类、组成及性质010
2.2.2煤焦油的应用012
2.3煤沥青017
2.3.1煤沥青的分类及理化指标017
2.3.2煤沥青的应用019
2.3.3煤沥青的生产工艺022
参考文献026
3煤基有机功能材料029
3.1光波导材料030
3.1.1光波导概述031
3.1.2聚合物光波导材料035
3.1.3煤基光波导材料中间体036
3.1.4煤基光波导材料040
3.1.5光波导材料发展趋势047
3.2工程塑料048
3.2.1工程塑料概述048
3.2.2工程塑料的化学结构与性能051
3.2.3典型煤基工程塑料中间体054
3.2.4典型煤基工程塑料的制备075
3.2.5工程塑料发展趋势081
3.3光电材料083
3.3.1光电显示材料083
3.3.2光电信息存储材料098
3.4煤基药物及中间体113
3.4.1维生素K3115
3.4.2苯芴醇118
3.4.3卡洛芬121
3.4.4噻吩乙酸124
3.5助剂材料126
3.5.1增塑剂126
3.5.2抗氧剂130
3.5.3黏结剂138
3.5.4阻燃剂142
参考文献148
4煤基炭功能材料156
4.1针状焦156
4.1.1针状焦的分类、质量指标及应用156
4.1.2针状焦的生产工艺158
4.1.3针状焦质量影响因素164
4.1.4发展现状及未来趋势165
4.2各向同性焦169
4.2.1各向同性焦的性质及应用169
4.2.2各向同性焦的生产工艺172
4.2.3各向同性焦质量影响因素174
4.2.4发展现状及展望175
4.3石墨电极176
4.3.1石墨电极的分类及应用176
4.3.2石墨电极的生产工艺及过程178
4.3.3石墨电极质量影响因素186
4.3.4发展现状及展望188
4.4煤基炭纤维190
4.4.1煤沥青基炭纤维191
4.4.2酚醛基炭纤维199
4.5储能材料203
4.5.1锂离子电池负极材料204
4.5.2超级电容器电极材料214
4.6煤基炭质吸附材料222
4.6.1活性炭223
4.6.2活性炭纤维233
4.6.3炭分子筛238
4.6.4炭膜241
4.6.5炭化树脂245
4.7热管理炭材料247
4.7.1高导热炭纤维和C/C复合材料247
4.7.2煤沥青基泡沫炭249
4.7.3储热材料254
参考文献258
5煤基功能材料发展途径269
5.1煤炭资源的现状及未来趋势269
5.2煤焦油资源的现状及发展趋势270
5.3煤基功能材料的现状及发展途径271
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| 內容試閱：
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煤炭是地球上蕴藏量最丰富的不可再生资源之一，主要作为燃料、原料用于能源、化工和冶金等领域。其中，用于一次能源方向的占比约60%，用于炼焦领域的占比约15%，通过煤化工技术将煤炭转化为液态、气态等低污染能源和化工产品的不足20%。由于煤的高碳性，传统的煤炭利用模式虽满足经济与社会发展的需求，但带来了大量的二氧化碳排放以及粉尘、废气等环境污染，不符合我国碳达峰、碳中和的战略决策和绿色发展理念。因此，大力发展现代煤化工、开发煤清洁转化以及综合深加工利用技术，已成为广泛共识。
煤中有机物主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，煤炭本质上是由许多种大分子交联网络聚合物与无机矿物质组成的天然共混物，是人们难以用人工合成方法制得的有机高分子碳源。这一特点决定了以煤炭为基础原料开发碳基新材料具有巨大的潜在优势。因此，煤基新材料（新型炭材料与有机功能材料）技术的开发是加快煤炭产业绿色发展的重要方向之一。
煤可以直接用作原料来制作煤基活性炭，应用于污水处理、烟气净化等领域；也可以经干馏处理得到煤焦油、煤沥青，再经过进一步的深加工制得性能优异的储能材料、结构材料、复合材料以及耐极端环境材料和特殊功能材料等。煤的功能由燃料转变为原料继而成为材料，不仅拓宽了煤的应用领域，也实现了煤的低碳清洁转化和高附加值利用。
煤基炭材料与有机功能材料是煤低碳清洁高效利用的重要发展方向，总体上还处于起步阶段，发展绿色化、精细化、功能化以及复合化的高附加值利用新技术是提升煤基新材料行业整体经济技术性的关键。煤、煤焦油、煤沥青、煤焦油系新材料、沥青基炭材料等相关领域的知识与成果大多散见于各类工程应用类书籍，需要提升系统性和时效性。本书以煤为起点，阐述了煤作为原料可以实现的材料化、功能化应用，为煤的低碳清洁转化提供了新的、系统的思路，使读者对煤的高附加值用途有了全新的理解，便于相关领域的研究者、产业界人士与在校师生参考。
本书的编著基于著者单位在煤基新材料领域近70年的学科传承和著者团队几十年来的研究课题的成果，这些课题先后得到了国家与地方政府的立项支持，包括1项国家重大攻关项目、2项国家863计划项目、1项国家科技攻关项目、3项国家火炬计划项目、200多项省部级项目，形成了科技成果231项。特别是自主研发并产业化的煤系针状焦技术、储能材料技术、新型炭材料技术以及有机功能材料技术等，为本书撰写提供了诸多原创性素材。
本书从煤基功能材料的原料——煤开始，讲述了煤作为原料到煤焦油、煤沥青的过程、分类及应用，阐述了煤基炭功能材料（针状焦、各向同性焦、石墨电极、炭纤维、储能材料、吸附材料、热管理炭材料）、煤基有机功能材料（光波导材料、工程塑料、光电显示材料、光电信息存储材料、煤基药物及中间体、助剂材料）的制备、应用、质量影响因素和未来发展趋势等。本书由中钢集团鞍山热能研究院教授级高级工程师张功多、华东理工大学教授张德祥、中钢集团鞍山热能研究院教授级高级工程师王守凯等编著，煤基炭功能材料部分由屈滨、刘书林、郭明聪、陈雪、和凤祥、马畅、武全宇、郑海峰、宋天永、吕晗、臧娜等编写，煤基有机功能材料由王守凯、王海洋、王广兴、金丹、王静、王艳慧等编写，煤及煤基炭质吸附材料由战丽等编写，江西紫宸科技有限公司冯苏宁、李辉、姜武、李春、谢李生在锂离子电池负极材料方面参与编写并提供了大量详实的参考资料，吉林炭素有限公司贾文涛、付强等在石墨电极生产及应用方面给予了热情支持和无私帮助，大同煤业金鼎活性炭有限公司李凌澍和杨国鸿在活性炭部分提供了行业发展现状等技术信息，并在写作上给予了指导，谨向上述单位和专家老师致以深深的谢意！
由于编著者学识水平有限，疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。同时希望抛砖引玉，引领更多更好的关于煤低碳高附加值利用的专著问世，以促进我国煤基材料的研究、发展。
著者
2024年5月
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