888 工程科学学报，第42卷，第7期 煤在石墨化后的灰分降低到了0.27%，具体灰分数 图片清晰的显示出GA含有少量的无定型碳和发 据如表2所示.如图1(f)所示，石油焦在石墨化 育完美的石墨微晶结构，通过进一步放大石墨微 后，整体颗粒形状主要为规则的片状和条柱形，且 晶结构，如图2(d)的插图所示，可以估算出GA的 颗粒表面无细小颗粒占粘黏，表面更为光滑.在更 层间距约为0.34nm.这与X射线衍射的分析结 高倍数下，可以发现GPC颗粒边缘比石墨化无烟 果相当一致，这进一步证明了通过高温石墨化处 煤更加规整有序，整体结构较为规则，这可能是石 理，无烟煤的碳基质形成了较为完美的石墨微晶 墨化石油焦性能更加稳定的原因 结构 为了进一步展现石墨化无烟煤的微观结构， 图3为无烟煤前体及GA的X射线衍射图 对GA进行透射电镜测试分析，通过图2(a)可 由图3可知，图中可明显的观察到的X射线衍射 以看出，无烟煤基质中存在发育良好且广泛分布 峰为石墨的衍射峰和作为标定物质单品硅的峰 的石墨片层结构，碳片之间相互平行堆积，即使经 石墨化前的X射线衍射图表现出无定型碳的典型 过高温石墨化处理，石墨层中会仍存在着少量介 特征，代表石墨的(002)衍射峰强度较弱且衍射峰 孔及部分缺陷.发育良好的石墨片层为锂离子的 较宽.在经过高温石墨化后，代表石墨的(002)衍 存储提供大量空间，少量的介孔存在为锂离子的 射峰宽逐渐变窄，且异常尖锐，衍射角向较低的角 嵌入脱出提供快速高效的通道，通过图2(a)和 度偏移并且越发接近理想石墨的26.6°.衍射峰强 2(b)可以清晰的观察到石墨结构中的介孔和裂 度变大，表明材料中的碳原子由乱层结构向石墨 纹.图2(c)和图2(d)的高分辨率透射电镜显微 晶体结构有序转化，石墨片层高度发育.图谱中除 (a) (b) Mesoporou 200nm 100nm (c) (d) 10 nm 10 nm 图2GA样品透射电镜图.(a,b)透射电镜：(c.d)高倍透射电镜 Fig.2 Transmission electron micrograph of GA sample:(a,b)TEM;(c,d)HRTEM煤在石墨化后的灰分降低到了 0.27%，具体灰分数 据如表 2 所示. 如图 1（f）所示，石油焦在石墨化 后，整体颗粒形状主要为规则的片状和条柱形，且 颗粒表面无细小颗粒占粘黏，表面更为光滑. 在更 高倍数下，可以发现 GPC 颗粒边缘比石墨化无烟 煤更加规整有序，整体结构较为规则，这可能是石 墨化石油焦性能更加稳定的原因. 为了进一步展现石墨化无烟煤的微观结构， 对 GA 进行透射电镜测试分析 ，通过 图 2（ a） 可 以看出，无烟煤基质中存在发育良好且广泛分布 的石墨片层结构，碳片之间相互平行堆积，即使经 过高温石墨化处理，石墨层中会仍存在着少量介 孔及部分缺陷. 发育良好的石墨片层为锂离子的 存储提供大量空间，少量的介孔存在为锂离子的 嵌入脱出提供快速高效的通道. 通过图 2（ a）和 2（b）可以清晰的观察到石墨结构中的介孔和裂 纹. 图 2（c）和图 2（d）的高分辨率透射电镜显微 图片清晰的显示出 GA 含有少量的无定型碳和发 育完美的石墨微晶结构，通过进一步放大石墨微 晶结构，如图 2（d） 的插图所示，可以估算出 GA 的 层间距约为 0.34 nm. 这与 X 射线衍射的分析结 果相当一致，这进一步证明了通过高温石墨化处 理，无烟煤的碳基质形成了较为完美的石墨微晶 结构. 图 3 为无烟煤前体及 GA 的 X 射线衍射图. 由图 3 可知，图中可明显的观察到的 X 射线衍射 峰为石墨的衍射峰和作为标定物质单晶硅的峰. 石墨化前的 X 射线衍射图表现出无定型碳的典型 特征，代表石墨的（002）衍射峰强度较弱且衍射峰 较宽. 在经过高温石墨化后，代表石墨的（002）衍 射峰宽逐渐变窄，且异常尖锐，衍射角向较低的角 度偏移并且越发接近理想石墨的 26.6°. 衍射峰强 度变大，表明材料中的碳原子由乱层结构向石墨 晶体结构有序转化，石墨片层高度发育. 图谱中除 (a) (b) (c) (d) 200 nm 100 nm 10 nm 10 nm Graphite sheet Graphite sheet 0.34 nm Defects Mesoporous Amorphous carbon 图 2    GA 样品透射电镜图. （a，b）透射电镜；（c，d）高倍透射电镜 Fig.2    Transmission electron micrograph of GA sample: (a, b) TEM; (c, d) HRTEM · 888 · 工程科学学报，第 42 卷，第 7 期