1. 研究目的与意义
随着人类社会的发展和生活水平的提高,煤、石油和天然气等不可再生能源的消耗的增加,由这些因素带来的环境污染和能源危机已经引发世界性的讨论与重视。
为了实现可持续的发展,人们对新能源的开发和环境的治理越来越重视,因而吸附材料的制备研究越来越备受关注。
气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结成纳米多孔网络结构,并在孔隙中充满气态分散介质构成的,是一种从溶胶-凝胶中衍生出来的非晶固态材料。
2. 国内外研究现状分析
国外碳气凝胶的研究从1931年steven kistler用水解玻璃的方法制备出气凝胶,气凝胶在很多方面得以广泛的应用,例如作为催化剂、火箭推进器的胶化剂等方面; 在1987年,美国lawrence livermore国家实验室的r. w. pekala等人用间苯二酚和甲醛,在碳酸钠催化的作用下采用溶胶-凝胶技术研制出块状间苯二酚-甲醛的有机气凝胶(resorcinol- formaldehyde organic aerogel),并且经过碳化得到碳气凝胶(carbon aerogel){3、4}, 该凝胶是由炭纳米颗粒构成的具有连续三维网络结构的块状材料,其孔径分布可调、比表面积较高、导电率较好,可应用于双电层电容器的电极材料,也可在电吸附过程中脱除水中的重金属离子、辐射性同位素及一些有机废物等{5}在1989年pekala等首次以间苯二酚(r)为原料,与甲醛(f)聚合经溶胶-凝胶的过程、超临界干燥和高温炭化制备得到rf炭气凝胶。
用rf炭气凝胶为电极材料,lmol/l的hzs09电解液中比电容值达95f/gofricke与其合作者采用纤维增强后的rf炭气凝胶作电极材料,组装成纽扣式电容器的模型,实验测试它的体积比电容为52. 9f/g。
但原料的间苯二酚相对于较高的价格和凝胶制备过程中采用的超临界干燥工艺提高了炭气凝胶的制备成本。
3. 研究的基本内容与计划
通过间苯二酚与甲醛为原料,利用普通加热及微波加热的方法制备RF凝胶,并进一步碳化制备炭气凝胶,研究并比较所得炭气凝胶在微观形貌、比表面积、吸附等方面的性质特征。
具体研究内容包括:1、RF基炭气凝胶的制备2、RF基炭气凝胶的性能表征3、RF基炭气凝胶在吸附方面的应用
4. 研究创新点
改良RF制备工艺,通过微波法来加快反应速度,并且改进RF气凝胶的特性。
