超低密度/超高比表面积石墨烯/碳气凝胶复合材料的制备及结构表征

来源 :第十三届全国核靶技术学术交流会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:SOHOCJ
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  采用溶胶-凝胶的方法,以间苯二酚(R)和甲醛(F)作为反应前驱体,通过加入氧化石墨烯和调解反应参数合成了超低密度(<30mg·cm-3)石墨烯/碳气凝胶复合材料,最低密度为25mg·cm-3.研究了氧化石墨烯含量对RF气凝胶凝胶过程、结构和物理特性的影响.利用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、孔径分布及比表面积测试仪对超低密度石墨/碳气凝胶复合材料的形貌和结构进行了表征,研究表明,氧化石墨烯、间苯二酚和甲醛充分进行了交联反应,增强了有机RF气凝胶的纳米结构,对RF气凝胶骨架结构进行了增强改性,抑制了其在干燥和碳化过程中纳米孔洞的坍塌和体积收缩,有效地降低了碳气凝胶的密度(25mg·cm-3)并得到比表面积达2899m2/g超高比表面积石墨/碳气凝胶复合材料.结果表明,所获得样品具有丰富的孔结构,其骨架是由石墨烯和碳纳米颗粒共同堆积在一起形成的三维网络结构.且其网络结构更为疏松、多级而分布均匀,具有极高的比表面积,在高效吸附、催化及电化学领域优势更明显.成分分析显示,经过高温碳化后,有效地除去了复合气凝胶中的含氧官能团,得到了成分单一的超低密度碳泡沫材料.在激光惯性约束聚变(ICF)靶研究中发现,结构和密度可调的碳气凝胶具有极强的抗辐射能力和对液体氘-氚(D-T)燃料有良好的浸润能力[1],易于实现冲击波传输过程中的物化分析,通过在碳气凝胶中掺杂石墨烯,使碳气凝胶的结构和密度可调范围更广,有望成为ICF及X光激光实验中更好的备选泡沫碳材料.
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