三聚氰胺—甲醛(MF)氣凝膠、碳?xì)饽z的制備及其改性研究.pdf

1、三聚氰胺-甲醛(MF)氣凝膠具有高比表面積及高孔隙率等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用到慣性約束聚變(ICF)實(shí)驗(yàn)中。目前，在MF氣凝膠的制備過(guò)程中存在的主要問(wèn)題有制備周期長(zhǎng)、密度高和力學(xué)性能差等缺點(diǎn)，使得它在ICF中的應(yīng)用受到一定程度的限制。本文采用新制備工藝、改性手段以及摻雜方法等克服了上述缺點(diǎn)，提高了MF氣凝膠的性能，拓展了MF氣凝膠應(yīng)用范圍。
　　(1)采用齊聚體法制備MF氣凝膠:對(duì)溶膠-凝膠(sol-gel)過(guò)程中凝膠化機(jī)理進(jìn)行了研究

2、，探討了前驅(qū)體濃度、溫度及體系pH值對(duì)凝膠化過(guò)程的影響，建立起相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。與傳統(tǒng)的單體法相比，齊聚體法在縮短凝膠時(shí)間以及氣凝膠的低密度化方面有比較明顯的優(yōu)勢(shì);研究表明，在pH(2.5～3.0)時(shí)，可制備出最低密度為58mg/cm3的半透明MF氣凝膠。通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)和高分辨透射電鏡(HRTEM)圖研究發(fā)現(xiàn)，齊聚體法制備的MF氣凝膠骨架結(jié)構(gòu)分散均勻、無(wú)團(tuán)聚，比表面積(SBET)可達(dá)727m2/g，孔徑分布主要在25n

3、m左右。
　　(2)為提高M(jìn)F氣凝膠的力學(xué)性能，利用多羥基化合物（均苯三酚）制備出均苯三酚(P)改性MF氣凝膠(MPF)，討論了三聚氰胺與均苯三酚不同配比對(duì)氣凝膠密度、透明性及凝膠時(shí)間的影響。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)三聚氰胺與均苯三酚摩爾比在4∶1～1∶1的時(shí)候，可制得密度最低為44mg/cm3的透明MPF氣凝膠。力學(xué)性能測(cè)試表明，均苯三酚的引入增加氣凝膠的柔性(增加幅度為408％)，克服了氣凝膠脆性大、易碎的缺點(diǎn)。
　　(3)采用原位

4、法制備TiO2摻雜MF氣凝膠，探討了不同的絡(luò)合劑對(duì)溶膠-凝膠過(guò)程的影響。TiO2摻雜MF氣凝膠在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，800℃碳化制得TiO2摻雜碳?xì)饽z。通過(guò)FESEM、HRTEM及BET分析氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明:TiO2摻雜MF碳?xì)饽z具有多孔三維網(wǎng)絡(luò)狀骨架結(jié)構(gòu)及較高的比表面積840m2/g;X-射線衍射(XRD)分析表明，TiO2摻雜碳?xì)饽z中，TiO2以正方晶系的金紅石晶體形式存在。通過(guò)設(shè)計(jì)TiO2摻雜碳?xì)饽z光催化降解甲基橙實(shí)驗(yàn)發(fā)