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欧宝平台登录:石墨烯气凝胶的研究进展PPT课件
更新日期:2022-06-03 23:30:18 来源:欧宝足球直播 作者:欧宝直播足球直播

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  1、目录一、石墨烯的制备及其研究进展二、气凝胶的结构及其性质三、石墨烯气凝胶的研究进展主要内容第1页/共27页一、石墨烯的制备及其研究进展1.1、石墨烯到底是什么? 石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格状的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。 石墨烯是已知的世上最薄的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光,它的电阻率也很低,只有大约10-8cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料第2页/共27页一、石墨烯的制备及其研究进展1.2、单层碳原子结构的材料碳纳米管富勒烯石墨烯气凝胶单层碳原子第3页/共27页1.3 石墨烯的制备方

  3、溶剂化过程后,CAN分子进入膨胀石墨的夹层空间,未反应的石墨沉到瓶底,而经过溶剂化反应后的石墨因为其比较松散的结构,通常会悬浮在溶剂中。再对产品进行超声处理一个小时,获得一种悬浮液体,对混合物进行离心分离,即可制得稳定分散的石墨烯溶液 。第5页/共27页一、石墨烯的制备及其研究进展结论:对于没有经过溶剂热过程处理的膨胀石墨,CANCAN分子很难进入其夹层空间。表1 四种不同方法制得的样品Wen Qian,Rui Hao ,Yanglong Hou. Solvothermal-assisted exfoliation process to produce graphene with high y

  6、 c. 通过不同图案的金属镍层,可以制备不同图案的石墨烯薄膜d,ed,e分别是使用硅橡胶来转移石墨烯薄膜f. f. 附着在硅橡胶上的石墨烯薄膜透明且柔韧g. g. 附有石墨烯薄膜的硅橡胶与二氧化硅面接触,h. h. 在二氧化硅基底上留下有图案的石墨烯薄膜证明这个干燥转移在大面积石墨烯电极转移过程和没有额外光刻设备的情况下是非常有用的第8页/共27页二、气凝胶的结构及其性质 气凝胶是指采用特殊工艺把湿凝胶中的液体用气体置换而不显著改变凝胶网络的结构和体积而得到的具有低密度和高比表面积的高度多孔性纳米材料。 只要是将凝胶中的液体被气体所取代,同时凝胶的网络结构基本保留不变,这样所得的材料都称为气凝

  7、胶。水凝胶气凝胶冷冻干燥溶剂置换第9页/共27页二、气凝胶的结构及其性质气凝胶世界上最轻的材料第10页/共27页二、气凝胶的结构及其性质 就结构而言,气凝胶微观上呈链状或串珠状结构,直径一般在十几纳米以下。以二氧化硅气凝胶为例,通常其孔径分布较窄,主要是开放与联通的介孔,普通二氧化硅气凝胶的孔结构呈无序状态。如图所示何飞, 赫晓东, 杨丽丽 ,等. 二氧化硅气凝胶的制备方法研究. 材料导报 2005,(专辑):31郑文芝. 二氧化硅气凝胶研制及其结构性能研究 . 华南理工大学. 20102.1 2.1 结构特点第11页/共27页二、气凝胶的结构及其性质2.2 2.2 气凝胶的性质空间网状结构低

  8、导热系数0.013W/(Km)低密度(3kg/m3)高孔隙率(80%-99%)比表面积大1000m2/g第12页/共27页二、气凝胶的结构及其性质第13页/共27页二、气凝胶的结构及其性质2.3 2.3 气凝胶的分类第14页/共27页二、气凝胶的结构及其性质2.4 2.4 气凝胶的制备 气凝胶材料的制备一般包括两个过程,溶胶凝胶过程和干燥过程,前者主要是获得具有一定空间网络结构的含有少量催化剂的湿凝胶,后者则是去掉湿凝胶网络骨架中的溶剂,得到最终的气凝胶材料。 目前气凝胶的制备工艺的差异主要体现在干燥方法上,常用的干燥方法有以下几种超临界干燥常压干燥冷冻干燥传导干燥第15页/共27页二、气凝胶

  9、的结构及其性质溶胶凝胶法制备SiOSiO2 2气凝胶 以正硅酸乙酯(TEOS)TEOS)、乙醇(EtOH)EtOH)和蒸馏水为原料,盐酸为酸性催化剂促进TOESTOES水解,氨水为碱性催化剂促进水解产物缩聚,并不断长大、交联,形成凝胶颗粒,常温静置得到颗粒状凝胶,继续在乙醇中老化,放入干燥箱内干燥。TEOS的水解过程反应式胡守亮. SiO2气凝胶充填非石墨化泡沫炭复合隔热材料的研究. 哈尔滨工业大学. 2010第16页/共27页二、气凝胶的结构及其性质K.Mosig,T.Jacobs,K.Brennan.et al. Integration challenges of porous ultra

  10、 low-k spin-on dielectrics. Microelectronic Engineering,2002,64:11-24溶胶凝胶法制备SiO2气凝胶第17页/共27页三、石墨烯气凝胶的研究进展石墨烯气凝胶石墨烯气凝胶高导电性能高强度比表面积大超低密度高空隙率强吸附性3.1 石墨烯气凝胶的产生及其性能第18页/共27页三、石墨烯气凝胶的研究进展 基于以上对石墨烯和气凝胶的了解,可以制备出一种以石墨烯为骨架单元的气凝胶,这种产品既提供了一种二维石墨烯的三维集成与组装方法,又赋予了石墨烯以气凝胶形式存在时所特有的性能,因而无论在基础科学还是在应用科学方面都有非常重要的意义第19页/

  11、共27页三、石墨烯气凝胶的研究进展3.2 3.2 石墨烯气凝胶的制备方法1、以RF为黏接剂制备石墨烯气凝胶2、利用水热法制备石墨烯气凝胶区别制备过程中是否需要使用黏接剂第20页/共27页三、石墨烯气凝胶的研究进展3.3 3.3 石墨烯气凝胶的制备实例分析 用不同质量分数( 0 4%) 的酚醛聚合物RF作黏接剂,以碳酸钠为催化剂,在氧化石墨的水分散液中合成了RF-GO湿凝胶。经丙酮溶剂交换和超临界二氧化碳干燥后,在氮气气氛下,于1050高温热解还原制得石墨烯气凝胶。实例一Worsley M A, Pauzauskie P J, Olson T Y, et al. Synthesis of gra

  17、50nm2-50nm),通过冷冻干燥的石墨烯气凝胶虽然在大范围取景中有着类似左图的三维网络结构,但其介孔特征也有明显不同,大孔结构较多,几乎没有中孔结构。宏观表现为产品密度不同。第24页/共27页三、石墨烯气凝胶的研究进展结语 新材料的研制和应用一直是十分重要的课题,石墨烯气凝胶是近年来在石墨烯的基础上开发的一种新型多孔纳米块体材料,由于其低密度、高表面积、大孔体积、高电导率、良好的热稳定性及结构可控等特性,使得其在吸附、储能、催化、电化学等领域具有广阔的应用前景。展望1 1、目前石墨烯的制备方法仍然比较繁琐,从氧化石墨开始到成功制备出石墨烯气凝胶,往往需要数天甚至一两周的时间,因此,需要寻找一种更加方便快捷的制备方法,以实现石墨烯气凝胶的大规模工业化生产。2 2、虽然石墨烯气凝胶具有很多优异的性能,但是现在对于它的研究还主要停留在实验室阶段,实际在工业和生活中的应用并不多,应该拓宽思维,使石墨烯尽快应用到实际生活中。设想可以利用石墨烯的高吸附性,且由于它憎水性,可以用来回收海面漏油,等等。第25页/共27页三、石墨烯气凝胶的研究进展第26页/共27页感谢您的观看!第27页/共27页

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