石墨烯气凝胶的制备及隔热性能研究
发布时间：2020-12-26 17:18
石墨烯自从2004年被发现并报道以来,由于其超高导热率(5300 W/m·K),超高的电子迁移率(15000 cm~2/V·s)以及极其优异的力学性能(杨氏模量1 TPa),一直是研究的热点。三维的石墨烯气凝胶由于其孔隙率高、比表面积大和密度低等特点以及其具有的吸波、吸油、催化等诸多方面优异的性质,受到了学者们广泛关注。目前己经报道了多种石墨烯气凝胶的制备方法,但对于组装过程的理解还不够深入,各种因素的作用机理没有研究透彻,同时,现阶段对石墨烯气凝胶隔热性能研究较少。针对以上问题,本文通过对石墨烯气凝胶制备条件的控制,并运用了多种检测手段,比较分析了制备条件、原材料、外加剂、处理工艺对石墨烯气凝胶宏观形貌,微观结构以及吸油传热性能的影响并分析了其中的作用机理。主要研究内容包括以下几个方面:首先,以水热法制备石墨烯气凝胶,考虑水热温度、水热时长、透析溶液浓度、乙二胺加入量等因素对石墨烯气凝胶的影响,通过对石墨烯气凝胶的形貌观察及扫描电子显微镜内部孔隙结构的表征,发现增加水热时间、水热温度,水醇溶液的浓度及乙二胺的加入量,会导致石墨烯气凝胶体积剧烈收缩及内部孔径的缩小。本文通过对比测试了不...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳的三种同素异形体迄今，石墨烯在实验室中已经被研究了超过40年
片层内部的 σ 键键能高达 670 KJ/mol[13]。正是这些特烯具有了极其优异的结构刚性和力学性能。石墨烯目前是世上最薄纳米材料是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，其比钢铁还硬，钻石拟[14]。验表明石墨烯具有极高的断裂强度和杨氏模量，面内弹性应变为 25层内部的碳原子 p 轨道相互交叠，形成大 π 键，使得碳原子的 π 电层表面可以自由移动，不受束缚。赋予石墨烯超高的导电率与导热率石墨烯的电子迁移率可达 15000 cm2/V·s，而单晶硅电子迁移率只·s。石墨烯电阻率仅为 10-6 ·cm，电流密度是铜的 100 倍。同时石墨达 5300 W/m·K，是已知材料里导热系数最高的材料。由于以上这些质，使石墨烯具有巨大的研究潜力，应用前景非常光明。主要应用材料[19]，超级电容器[20]，高性能催化剂[21][22]以及半导体材料，储能氧化石墨烯结构及其性能 1-2 是还原氧化石墨烯法制备石墨烯流程示意图。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文到十九世纪。1859 年，英国化学家 Brodie 在实验中将 KC混合物中，他发现经过处理后的石墨变重了，但是受限有进一步对产物测试表征。后来经过 L. Staudenmaier 和了现存的几种主流制备氧化石墨烯的方法。化石墨烯制备方法中，Hummers 法是使用最广泛的制备该方法的反应装置简单，反应时间短，安全性高，如图 1ers 法制备氧化石墨烯的 AFM 图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯气凝胶的结构控制及其电化学性能[J]. 瞿静,单长春,刘春法. 上海化工. 2018(08)
[2]石墨烯/SiO2气凝胶对苯、甲苯水溶液的吸附[J]. 李朝宇,张潇,吕佳佳,赵磊,彭啸,吴燕. 中国环境科学. 2017(03)
[3]哈工大利用3D打印技术制备出世界最轻材料[J]. 新型. 化工新型材料. 2016(04)
[4]N杂化石墨烯气凝胶的组成和热导率[J]. 岳晨午,冯坚,姜勇刚,冯军宗. 南京工业大学学报(自然科学版). 2016(02)
[5]高速飞行器轻质防热材料高温环境下的隔热性能研究[J]. 吴大方,王岳武,潘兵,郑力铭,牟朦,朱林. 强度与环境. 2011(06)
[6]建筑节能现状及建筑节能新技术[J]. 王沁芳,范一菁,万荣娟. 砖瓦. 2011(03)
[7]高速飞行器复合材料隔热层参数化设计[J]. 刘峰,林彬,王占彬. 兵工学报. 2011(01)
[8]高超声速飞行器[J]. 张丽静,刘东升,于存贵,何庆. 航空兵器. 2010(02)
[9]纳米孔超级绝热材料气凝胶的制备与热学特性[J]. 沈军,周斌,吴广明,邓忠生,倪星元,王珏. 过程工程学报. 2002(04)
[10]SiO2/M纳米复合材料的结构及催化性能[J]. 许静,谢凯,陈一民,盘毅,胡芸. 化工新型材料. 2002(05)
博士论文
[1]三维石墨烯基多功能材料可控制备与性能研究[D]. 张强强.哈尔滨工业大学 2016
[2]环氧树脂/石墨烯功能纳米复合材料制备及其性能研究[D]. 唐功庆.北京化工大学 2014
[3]石墨烯气凝胶的控制制备、改性及性能研究[D]. 胡涵.大连理工大学 2014
硕士论文
[1]三维石墨烯复合材料的制备及导热性能研究[D]. 巩金瑞.昆明理工大学 2016
本文编号：2940134
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳的三种同素异形体迄今，石墨烯在实验室中已经被研究了超过40年
片层内部的 σ 键键能高达 670 KJ/mol[13]。正是这些特烯具有了极其优异的结构刚性和力学性能。石墨烯目前是世上最薄纳米材料是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，其比钢铁还硬，钻石拟[14]。验表明石墨烯具有极高的断裂强度和杨氏模量，面内弹性应变为 25层内部的碳原子 p 轨道相互交叠，形成大 π 键，使得碳原子的 π 电层表面可以自由移动，不受束缚。赋予石墨烯超高的导电率与导热率石墨烯的电子迁移率可达 15000 cm2/V·s，而单晶硅电子迁移率只·s。石墨烯电阻率仅为 10-6 ·cm，电流密度是铜的 100 倍。同时石墨达 5300 W/m·K，是已知材料里导热系数最高的材料。由于以上这些质，使石墨烯具有巨大的研究潜力，应用前景非常光明。主要应用材料[19]，超级电容器[20]，高性能催化剂[21][22]以及半导体材料，储能氧化石墨烯结构及其性能 1-2 是还原氧化石墨烯法制备石墨烯流程示意图。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文到十九世纪。1859 年，英国化学家 Brodie 在实验中将 KC混合物中，他发现经过处理后的石墨变重了，但是受限有进一步对产物测试表征。后来经过 L. Staudenmaier 和了现存的几种主流制备氧化石墨烯的方法。化石墨烯制备方法中，Hummers 法是使用最广泛的制备该方法的反应装置简单，反应时间短，安全性高，如图 1ers 法制备氧化石墨烯的 AFM 图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯气凝胶的结构控制及其电化学性能[J]. 瞿静,单长春,刘春法. 上海化工. 2018(08)
[2]石墨烯/SiO2气凝胶对苯、甲苯水溶液的吸附[J]. 李朝宇,张潇,吕佳佳,赵磊,彭啸,吴燕. 中国环境科学. 2017(03)
[3]哈工大利用3D打印技术制备出世界最轻材料[J]. 新型. 化工新型材料. 2016(04)
[4]N杂化石墨烯气凝胶的组成和热导率[J]. 岳晨午,冯坚,姜勇刚,冯军宗. 南京工业大学学报(自然科学版). 2016(02)
[5]高速飞行器轻质防热材料高温环境下的隔热性能研究[J]. 吴大方,王岳武,潘兵,郑力铭,牟朦,朱林. 强度与环境. 2011(06)
[6]建筑节能现状及建筑节能新技术[J]. 王沁芳,范一菁,万荣娟. 砖瓦. 2011(03)
[7]高速飞行器复合材料隔热层参数化设计[J]. 刘峰,林彬,王占彬. 兵工学报. 2011(01)
[8]高超声速飞行器[J]. 张丽静,刘东升,于存贵,何庆. 航空兵器. 2010(02)
[9]纳米孔超级绝热材料气凝胶的制备与热学特性[J]. 沈军,周斌,吴广明,邓忠生,倪星元,王珏. 过程工程学报. 2002(04)
[10]SiO2/M纳米复合材料的结构及催化性能[J]. 许静,谢凯,陈一民,盘毅,胡芸. 化工新型材料. 2002(05)
博士论文
[1]三维石墨烯基多功能材料可控制备与性能研究[D]. 张强强.哈尔滨工业大学 2016
[2]环氧树脂/石墨烯功能纳米复合材料制备及其性能研究[D]. 唐功庆.北京化工大学 2014
[3]石墨烯气凝胶的控制制备、改性及性能研究[D]. 胡涵.大连理工大学 2014
硕士论文
[1]三维石墨烯复合材料的制备及导热性能研究[D]. 巩金瑞.昆明理工大学 2016
本文编号：2940134
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