日前，山西煤化所呂春祥研究員等人完成的“MT300聚丙烯腈碳纖維及原絲工程化研究”成果獲得山西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，申文忠副研究員等人完成的“多尺度孔徑分布功能炭材料結(jié)構(gòu)與性能的調(diào)控”研究成果獲得山西省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。
    “MT300聚丙烯腈碳纖維及原絲工程化研究”成果由山西煤化所自主研發(fā)，突破了二甲基亞砜法制備T300碳纖維原絲及其氧化碳化技術(shù)難點(diǎn)，確立了高性能PANCF制備的主流技術(shù)方向；解決了困擾我國多年的碳纖維制備亞砜一步法間歇聚合工藝、梯度凝固和多級(jí)牽伸的紡絲布局和工藝、均質(zhì)氧化碳化和可控表面處理等關(guān)鍵技術(shù)方案，形成了系統(tǒng)的MT300碳纖維核心工藝技術(shù)，具備了百噸以上產(chǎn)業(yè)化技術(shù)能力；突破了碳纖維系列專用關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了碳纖維產(chǎn)業(yè)化必需的關(guān)鍵設(shè)備的成敗性技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)問題；同時(shí)解決了國產(chǎn)油劑、上漿劑等關(guān)鍵配套材料應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)同時(shí)為T300碳纖維的產(chǎn)業(yè)化和更高性能碳纖維的研發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
    “多尺度孔徑分布功能炭材料結(jié)構(gòu)與性能的調(diào)控”研究成果通過炭化－催化活化過程的有機(jī)耦合，實(shí)現(xiàn)了炭材料孔道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和精確控制；針對(duì)碳前驅(qū)體的物理化學(xué)性質(zhì)，通過調(diào)節(jié)聚合過程、炭化條件，獲得了單孔徑分布、雙孔徑分布以及三孔徑分布的多尺度孔徑分布炭材料；根據(jù)炭材料的特殊應(yīng)用需求，對(duì)炭材料表面活性官能團(tuán)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和修飾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)極性有機(jī)分子的選擇性吸附和分離; 率先開展了含氮多孔炭材料的結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)官能團(tuán)的調(diào)控, 含氮官能團(tuán)的引入提高了多孔炭材料對(duì)二氧化碳的吸附量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了脫附性能的可調(diào)節(jié)性。該研究成果在化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)以及燃料電池等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，有關(guān)孔道結(jié)構(gòu)形成規(guī)律和機(jī)理、表面化學(xué)官能團(tuán)演變和修飾的研究，豐富了相關(guān)的材料制備研究基礎(chǔ)，具有重要的理論意義。