碳纳米材料复合聚四氟乙烯气凝胶的制备及催化性能研究

发布时间：2020-06-21 10:44

【摘要】：碳气凝胶,是具有较轻质地、良好空隙率、大比表面积的一种材料,有着发达的空间罗网组织,现在吸引了更多人的关注。碳气凝胶,其独特的空间构造,及各方面良好的性能使得他的用处也越来越普遍。在作为储能容器、电化学等方面已经发挥了重要作用,除此之外,在催化剂及作为载体方面的性能也逐渐被科学工作者们不断的发掘出来。随着科学技术的进步,研究者们利用现有丰富资源,越来越多的材料被用来制备拥有多孔结构的气凝胶,同时也在研究他们的应用价值。本论文首先对凝胶的形成过程进行了介绍。详细阐述了在该领域中不同的碳纳米材料和凝胶,碳纳米材料的特性及得到的凝胶成品在社会各方面的作用。尤其着重介绍了碳纳米材料复合聚四氟乙烯聚合物合成的碳气凝胶的过程,并通过化学镀铜的方法实现了在碳气凝胶上负载铜粒子,最后研究了其在催化方面的应用。实验的第一部分主要是制备碳纳米材料复合聚四氟乙烯共聚物气凝胶。通过琼脂溶液与碳纳米原料及聚四氟乙烯共聚物乳液混合,制备成水凝胶。后期经过真空冷冻干燥二十四小时,在惰性气体下360℃高温锻烧一段时间制备得到外观为各种形状且具有空间三维结构的气凝胶。得到的气凝胶材料具有对液体和气体的具有优异的透过性的多孔结构,多孔结构包括大孔、中孔(大孔直径10-200μm,中孔直径0.5-10 μm),负载能力强,结构稳定,可以保持稳定形状的多孔结构,具有优异的化学稳定性,耐酸碱腐蚀,耐高温,在不同的液体溶剂中不分解,不变形。实验的第二部分主要是在所制备的碳气凝胶上实现负载金属铜粒子。采用的方法是使用自己搭建的玻璃管式反应器,将制备的碳气凝胶依次填入玻璃管中,然后用注射器将化学镀液慢慢注入玻璃管道中,在合适的酸碱值及温度下实现化学镀铜。实施得最后部分主要探索气凝胶在催化方向的功效。所选择的反应体系为苯环上的脱羧硝基化,具体的是对对羟基苯甲酸的脱羧硝基化反应过程进行了探索,确定的反应条件。通过高压液相测验分析了产品的生成,计算了产率。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O648.17;O643.36
【图文】：

示意图,气凝胶,酚醛,壳聚糖溶液

实验人员还运用了金属离子Ｆｅ３＋与单体苯酚或甲醛发生的络合作用，从而逡逑激发了单体间酚醛的聚合，最后获取了金属离子Ｆｅ３＋与酚醛形成的凝胶。逡逑该流程的微观示意图如图１－２所示逡逑｜逦１口，逡逑ＣＴＳ／ＨＡｃ逦ｍＰＦＲ邋ｓｏｌ逦ｍＰＦＲ－ＨＣＡ逡逑ｉ邋Ｋ邋￥邋姞榦逡逑Ｉ逦＾逡逑图１－２壳聚糖作为三维模板合成的酚醛／Ｆｅ气凝胶逡逑左图壳聚糖溶液；中间酚醛树脂与Ｆｅ３＋络合后的溶胶；右图改性后的气凝胶及微逡逑４观构造。逡逑

结构图,石墨,结构图,苏丹黑

图１－４石墨稀气凝胶逡逑高超课题组还研宄了他们制得的凝胶对溶剂苏丹黑Ｂ的吸附性能如下图逡逑１－５，在５ｓ中内，碳气凝胶可以迅速吸收完溶剂苏丹黑Ｂ并且还可以保持自身逡逑良好的形状。以及被加压和释放压力的弹性能力如下图１－６，可以详细的看出，逡逑在进行不同次数的加压释放压力后，碳气凝胶的弹性基本没什么明显变化，同样逡逑也可以保持良好的形状。逡逑６逡逑

【参考文献】