改性通孔多孔碳泡沫的制备及吸附性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

碳泡沫是一种以碳原子为骨架, 碳原子之间相互连接形成多孔网络结构的轻质固体炭材料。这种新型的功能材料具有高开孔率、高比表面积、耐高温、耐腐蚀、低密度、优良的吸附性、较低的热膨胀系数以及良好的抗压性等一系列独特的结构和优异的物理性质, 尤显突出的它具是极其优异的导热性能( 比热传导率可达铜的数倍) 。因此, 碳泡沫在微电子领域如电池电极、超级电容器, 热导与热控材料领域, 微波吸收材料方面均有着广泛的应用前景。

1964 年, walter ford 首次通过高温热解热固性树脂的方法制备了具有网状结构的玻璃质的碳炮沫( reticulated v itreous carbon foams, rvcf)rvcf 因其良好的绝缘性和吸附性, 可作为催化剂载体、金属和气体的过滤器, 在航空及相关工业中有着广泛的应用前景。20 世纪 90 年代末, 美国橡岭实验室研究人员报道了一种制备碳泡沫的新方法,他们以中间相沥青原料通过发泡技术来制备碳泡沫。这种开孔的碳泡沫材料, 除了具备炭材料的一般性质之外, 还具有导热率高、气体渗透率高、耐热应力和热冲击性好的特点。 在制备碳泡沫时, 原料的性质和制备的工艺条件往往会对碳泡沫的微观结构和物理特性产生很大的影响。 因此, 自从碳泡沫问世以来, 众多化学、物理学和材料学界的研究者都在积极探索不同的前驱体和各种制备工艺来制备碳泡沫。

制备碳泡沫的方法较多,其制备步骤主要有发泡、氧化、碳化和高温石墨化等。不同原料其发泡方式不同,而其他步骤大致相同。现阶段,常见的制备原料可以分为沥青和高聚物两大类。由于原料和制备工艺的差别,碳泡沫的空腔结构存在一定差异。碳泡沫的空腔结构主要分为韧带网络型和微球型两类,主要有五边形十二面体和球形两种空腔结构。其中,五边形十二面体空腔结构的碳泡沫具有较大的孔腔和柱状韧带,但石墨化程度不高。柱状韧带相互交联,构成大量空腔。制备工艺和前躯体的不同,这种新型的多孔碳泡沫材料能够具有强度大、易加工、耐冲击、耐腐蚀、密度小和隔音吸波等特点,在众多领域中具有潜在的应用价值。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:酚醛树脂、多孔碳泡沫、氧化石墨烯等。

材料表征:扫描电镜、bet测试、xps等。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:照设计方案,选择不同的条件,考察不同配比的乳化剂、固化剂对发泡工艺的影响。

第7-12周:考察不同含量go改性条件下的通孔多孔碳材料的吸附性能,采用扫描电镜、bet测试、xps等多种测试方法进行表征。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]marcano d c , kosynkin d v , berlin j m , et al. improved synthesis of graphene oxide[j]. acs nano, 2010, 4(8):4806-4814

[2]shen j , hu y , shi m , et al. fast and facile preparation of graphene oxide and reduced graphene oxide nanoplatelets[j]. chemistry of materials, 2009, 21(15):3514-3520.

[3] molina-sabio, m.; rodr#305;#769;guez-reinoso, f. role of chemical activation in the development of carbon porosity. colloids and surfaces a: physicochemical and engineering aspects 2004, 241, 15-25.

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