用于空氣氚吸附的碳納米管復(fù)合水凝膠的制備和性能研究.pdf

1、氚是核設(shè)施向工作場(chǎng)地和環(huán)境釋放的活度最大的人工核素。隨著我國(guó)核能的快速發(fā)展，核設(shè)施的數(shù)量將會(huì)逐漸增加，對(duì)涉氚場(chǎng)合工作人員的影響越來(lái)越大。當(dāng)前我國(guó)涉氚場(chǎng)合所用的防氚工具存在著各種缺點(diǎn)。本論文旨在通過(guò)輻射接枝和輻射交聯(lián)兩步法將碳納米管和水凝膠的優(yōu)異性能相結(jié)合，制備出一種可吸附防護(hù)氚的濾過(guò)材料，并對(duì)其理化性能和吸附性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
　　本論文對(duì)制備的碳納米管和水凝膠材料的性能進(jìn)行表征。FTIR(Fourier Transform i

2、nfrared spectroscopy)和TEM(Transmission electron microscope)檢測(cè)顯示通過(guò)輻射接枝方法，丙烯酸鏈段被成功接枝到碳納米管的管壁上，并且接枝后的碳納米管在水中均勻分散。此外，XRD(X-ray diffraction)結(jié)果表明納米管接枝高分子鏈段后，其晶格結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生較大的變化。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)碳納米管及接枝后碳納米管的TGA(Thermogravimetric Analysis)分析，定

3、量計(jì)算碳納米管的接枝率。然后利用輻射交聯(lián)技術(shù)將修飾后的碳納米管均勻分散到水凝膠中，制備碳納米管復(fù)合水凝膠材料。實(shí)驗(yàn)中用XRD和BET(比表面積)對(duì)碳納米管復(fù)合水凝膠和聚丙烯酰胺水凝膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)和比表面積表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，碳納米管復(fù)合水凝膠的XRD圖中出現(xiàn)了碳納米管的特征峰，復(fù)合水凝膠的比表面積比聚丙烯酰胺水凝膠增加了一倍多。
　　實(shí)驗(yàn)中采用凝膠含量近似的碳納米管復(fù)合水凝膠和聚丙烯酰胺水凝膠進(jìn)行吸水性能檢測(cè)，相同質(zhì)量的兩組凝膠的液態(tài)水吸

4、附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，聚丙烯酰胺水凝膠在3000分鐘時(shí)飽和，最終吸水率達(dá)到了7000％。碳納米管復(fù)合水凝膠的吸水率雖然有相同的趨勢(shì)，但是在1000分鐘就達(dá)到飽和，最終吸水率不高于2000%。而氣態(tài)水吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，聚丙烯酰胺水凝膠在40分鐘后吸附達(dá)到飽和，復(fù)合水凝膠在100分鐘達(dá)到飽和。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，改性后的碳納米管在凝膠中均勻分散，并提高了復(fù)合水凝膠的比表面積和機(jī)械強(qiáng)度，使其氣態(tài)水持續(xù)吸附效率優(yōu)于聚丙烯酰胺水凝膠。
　　水凝膠