亲水性石墨烯气凝胶的制备及其光热转换应用研究

发布时间：2020-12-11 06:32

　　石墨烯气凝胶（GA）是由石墨烯片层通过π-π相互作用结合起来形成的三维网络结构,GA既有石墨烯自身的优异性能（导电、导热、大比表面积）,又有气凝胶的固有优势（多孔、质轻）。然而,现阶段制备GA的方法主要有冰模板法和空气模板法,所得GA孔径较大、密度大,大大限制GA的应用;另一种常见方法是将石墨烯或氧化石墨烯附着在商业化的多孔材料骨架上,以牺牲性材料（聚氨酯泡沫或泡沫镍等）为模板形成GA,这种制备工艺存在过程复杂、成本较高、资源浪费等一系列问题。本文主要针对石墨烯组装成多孔结构的可控性问题,分别运用了空气泡为模板制备各向同性泡孔结构的GA、聚乙烯醇（PVA）凝胶与致孔剂聚乙二醇制备的多孔性GA,研究了发泡行为、聚乙烯醇凝胶、致孔剂对气凝胶结构与性能的影响,实现了对GA孔结构及尺寸、亲水性、密度的调控,不仅提高了GA在光热转换、水处理等领域的性能表现,也大大降低了高性能GA的制备成本。具体工作如下:首先,我们研究发现聚乙烯醇的加入既能实现发泡又能实现功能化,结合常压干燥制备了具有亲水性的聚乙烯醇/石墨烯杂化气凝胶（PGA）。制备的PGA具有多孔性结构,其孔径分布在50-300μm,并且结构... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

GO-RF制备工艺示意图

Xuetong Zhang 等[45]利用还原氧化石墨烯的方法制备了 GA，如图 1-2。利用抗坏血酸还原 GO 制备得到还原氧化石墨烯水凝胶，后通过 CO2或冻成 GA。制备出的气凝胶孔体积大(2.48 cm3g-1)、比表面积大(512 m2g-1)、率高(100 S m-1)。与 HI、水合肼、NaBH4等还原剂相比，抗坏血酸类别的原剂还原过程温和、毒性低、不产生气体或者其他有害成分，重要的是还程温和，保证了 GA 结构的均匀与稳定。

青岛科技大学研究生学位论文6 小时候得到水凝胶，最后通过冻干的方法制备出了功能化的 GA。也通过乙二胺溶液在 80 oC 下还原 GO 通过冻干制备 GA，得到的气轻、高机械强度、耐火等诸多优异性能。该气凝胶还被用作吸油自量 100-250 倍的有机污染物，并且可以通过燃烧或挤压气凝胶。


本文编号：2910060