酚醛樹脂基碳泡沫的制備及其結(jié)構(gòu)控制.pdf

1、碳泡沫是一種以碳原子為骨架，碳原子之間相互堆積形成的多孔網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)固態(tài)碳材料。碳泡沫以其獨特的微觀結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，較高的孔隙率，優(yōu)良的吸附性，較低的熱膨脹系數(shù)及良好的抗壓性等一系列顯著的物理性質(zhì)，在熱管理材料、電池電極、超級電容器、催化劑載體等領(lǐng)域中均有著廣泛的應用前景。 本文以甲醛，間苯二酚為原料合成出的液態(tài)甲階酚醛樹脂作為前驅(qū)體，采用物理發(fā)泡法，并通過攪拌分散與超聲分散兩種手段將發(fā)泡劑分散其中，分別制得酚醛樹脂泡沫

2、，通過非超臨界干燥方法除去其中的液體后，將其在1000℃條件下碳化后成功得到碳泡沫。采用SEM，BET，XRD等技術(shù)對其進行了表征。該方法得到的碳泡沫是一種多孔網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)固態(tài)材料，孔徑尺寸在50～300gm之間，密度約0.32 g/cm<'3> 左右，比表面積在500～600m<'2>/g之間，且具有優(yōu)異的開孔結(jié)構(gòu)。將其在2000℃條件下繼續(xù)鍛燒，樣品會從無定形狀態(tài)逐漸向石墨晶型轉(zhuǎn)變。通過改變甲階酚醛樹脂粘度，發(fā)泡劑或者表面活性劑用

3、量，以及發(fā)泡溫度等條件可以將所得碳泡沫的平均孔徑尺寸控制在150～250μm之間。 采用乳液法成功得到了表觀結(jié)構(gòu)與前者具有較大差異的酚醛樹脂基碳泡沫，且其結(jié)構(gòu)與所用固化劑種類有很大的關(guān)聯(lián)。當以氫氧化鈉為固化劑時，得到的是具有明顯孔洞結(jié)構(gòu)的碳泡沫樣品；而以氨水為固化劑時，得到的是由一個個直徑在1μm左右的碳球堆積而成的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的碳泡沫樣品。并探討了穩(wěn)定乳液的形成條件，固化劑用量以及攪拌速率對最終得到的碳泡沫特征的影響。得出w