近日，我校材料与建筑工程学院姚桢副教授团队在能源燃料领域中科院一区TOP期刊Fuel（IF = 7.4）在线发表了题为“Correlation between chemical composition, wettability and carbon anode performance: Exploration of high quality carbon anode preparation for aluminum electrolysis”的研究论文。

炭阳极作为铝电解槽的核心部件，其主要原料煤沥青与煅后石油焦的粘结效果对于铝电解生产过程中的电能消耗和碳排放具有重要影响。然而，受到表面张力、粘度、孔隙度、表面化学等多种因素的共同影响，目前研究中尚未明晰煤沥青的化学成分、润湿性及炭阳极性能之间的相互关系。因此，本研究通过低温煤沥青来调控改质煤沥青的化学成分，创新性地利用电子顺磁共振和原子力显微镜对煤沥青的自由基排放和纳米粘附力进行了定量表征，从原料（煤沥青）→中间产品（沥青焦）→最终产品（炭阳极）的角度，全面探讨了改质煤沥青的化学成分、润湿性与炭阳极性能的相关机理。结果表明，煤沥青的润湿性与粘结强度之间的动态平衡是保证炭阳极使用性能的前提条件。研究成果为制备高质量铝电解用炭阳极提供了理论依据，有利于实现战略金属铝在电解生产环节的碳减排。

不同温度下低温煤沥青添加量对接触角和静态浸润性的影响

改质煤沥青与低温煤沥青的二维、三维表面形貌与粘附力曲线

化学成分、润湿性与炭阳极性能相关机理示意图

该论文第一作者为材料与建筑工程学院分析化学2021级硕士研究生王璇，通讯作者为姚桢副教授和中南大学仲奇凡副教授。该研究得到贵州省科技计划项目（黔科合基础-ZK[2022]一般321，黔科合支撑[2023]一般212），贵州省教育厅高校科技创新团队（黔教技[2023]057号），贵州省教育厅滚动支持省属高校科研平台团队项目（黔教技[2022]012号）的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129823