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《中国工程物理研究院》 2006年
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ICF靶用酚醛类气凝胶的制备及氢、氘吸附应用研究

王朝阳  
【摘要】:碳气凝胶具有独特的多孔结构,它的高比表面积、纳米级孔隙、纳米级骨架碳微粒以及非晶态的结构形态等特性,有利于增强碳气凝胶的表面吸附能力。碳气凝胶是通过多官能团的酚类化合物和醛在碱性催化剂作用下,经过溶胶-凝胶、酸洗老化、溶剂交换、超临界干燥以及高温碳化过程制备而成。碳气凝胶在力学、声学、电学、热学以及光学等领域都有潜在的应用价值,而在惯性约束聚变(ICF)和民用储氢方面的应用研究备受关注。 本论文在制备酚醛类有机气凝胶和相应的碳气凝胶的过程中,改进了气凝胶的制备工艺,达到了缩短气凝胶制备周期、提高气凝胶质量和降低气凝胶制备成本的目的。 在气凝胶制备的溶胶凝胶阶段,采用超声波恒温加热的方法提高了凝胶化速度,有效地抑制了凝胶过程中酚类物质氧化的影响,经过超声加热所制备的有机气凝胶其透明性较好,气凝胶的品质得到了改善。 在溶剂交换过程中,采取了两种方式来加快溶剂交换的速度。一是采用低强度的超声波作用,使丙酮交换含水凝胶中水的速率提高了上万倍,同时通过控制作用时间,在提高交换速率的同时保持了凝胶结构不被破坏。二是采用由蠕动泵带动的循环流动法进行溶剂交换,对于高密度凝胶可以提高其交换速率,但由于存在一定的压力,低密度样品的形态受到一定的影响。 在改进的工艺条件下制备了多种有机气凝胶及相应碳气凝胶材料。以间苯二酚和甲醛为原料,以水为溶剂制备了间苯二酚-甲醛(RF)气凝胶。制得的有机气凝胶透明性较好,碳化处理后气凝胶的结构均匀,其密度由反应物浓度和催化剂浓度控制;以间苯三酚和甲醛为原料,以乙醇-水混合物为溶剂制备出了透明性比RF气凝胶更好,密度更低(<20mg/cm~3)的间苯三酚-甲醛(PF)有机气凝胶和相应的碳化气凝胶(CPF);以对苯二酚和甲醛为原料,在高催化剂浓度(对苯二酚与催化剂的摩尔比H/C<100)条件下,成功制备出了对苯二酚-甲醛(HF)有机气凝胶和相应的碳气凝胶(CHF)样品,所制备的HF的透明性较RF的差,很难制备成低密度的HF气凝胶。 为改善气凝胶的孔结构,进行了气凝胶的改性研究。以间苯二酚(R)、对苯二酚(H)以及甲醛为原料,合成了不同R:H配比的间苯二酚-对苯二酚-甲醛(RHF)复合有机气凝胶及相应的碳气凝胶(CRHF)。复合气凝胶的制备存在最佳的R:H比例关系,在最佳的R:H配比下,反应最容易进行,制备出的复合有机气凝胶透明性最好,密度可以进一步降低。 开发了一种利用超声波粉碎机进行超声乳化,将RF反应体系均匀分散于不溶性油相中,经过乳液聚合和乙醇超临界干燥制备出了亚微米级有机气凝胶粉末,并建立了经
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O482

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【引证文献】
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【相似文献】
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