本研究以石墨烯片層的三維宏觀組裝和性能研究為出發(fā)點(diǎn),研究了石墨烯氣凝膠的制備及電學(xué)應(yīng)用。由于石墨烯氣凝膠僅由片層結(jié)構(gòu)堆疊,結(jié)構(gòu)易坍塌,本研究用納米纖維與石墨烯基氣凝膠復(fù)合,探究其宏觀機(jī)械性能、孔隙結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的變化,探索了復(fù)合氣凝膠在有機(jī)污染物吸附、隔熱、壓力傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用。用乙二胺為還原劑還原Hummers法制備的氧化石墨烯,得到石墨烯水凝膠,經(jīng)冷凍干燥后制備內(nèi)部結(jié)構(gòu)有序、導(dǎo)電性良好的石墨烯氣凝膠。探究定向冷凍干燥技術(shù)對(duì)石墨烯氣凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性的影響,并將性能良好的石墨烯氣凝膠搭建氣凝膠壓力傳感器。結(jié)果表明,壓力傳感器循環(huán)性好,靈敏度高,0.5N時(shí)響應(yīng)時(shí)間為0.5s左右。但其力學(xué)性能較差,結(jié)構(gòu)易坍塌,限制其應(yīng)用。采用納米纖維改善石墨烯氣凝膠力學(xué)性能。首先探索納米纖維氣凝膠的性能,采用交聯(lián)劑聚乙烯醇（PVA）溶液物理交聯(lián)納米纖維,制得力學(xué)性能良好的納米纖維氣凝膠,探究交聯(lián)劑含量對(duì)納米纖維氣凝膠微觀形貌、宏觀形態(tài)以及力學(xué)性能的影響。當(dāng)PVA含量為0.4%時(shí)制備的納米纖維氣凝膠綜合性能最佳,并可用于高效空氣過(guò)濾,對(duì)0.3umNaCl粒子的過(guò)濾效率可達(dá)到99%以上且壓降僅為62Pa。... 

【文章來(lái)源】：武漢紡織大學(xué)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 氣凝膠的發(fā)展
        1.2.1 氣凝膠的種類
        1.2.2 氣凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域
            1.2.2.1 氣凝膠在光學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用
            1.2.2.2 氣凝膠在催化領(lǐng)域的應(yīng)用
            1.2.2.3 氣凝膠在隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用
            1.2.2.4 氣凝膠在電學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.3 石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域
        1.3.1 石墨烯在電極領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.3.2 石墨烯在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.3.3 石墨烯在催化領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.3.4 石墨烯在光電領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.3.5 石墨烯在隔熱保溫領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.4 納米纖維應(yīng)用領(lǐng)域
        1.4.1 納米纖維在過(guò)濾領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.4.2 納米纖維在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.4.3 納米纖維在催化領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.4.4 納米纖維在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.5 本課題來(lái)源與主要研究?jī)?nèi)容
2 石墨烯氣凝膠的制備、性能及其應(yīng)用研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及原料
        2.2.2 RGO氣凝膠的制備
        2.2.3 石墨、GO、RGO的XRD表征
        2.2.4 石墨、GO、RGO的拉曼表征
        2.2.5 GO、RGO熱失重表征
        2.2.6 RGO氣凝膠的宏觀、微觀形貌表征
        2.2.7 RGO氣凝膠吸液率表征
        2.2.8 RGO氣凝膠的電化學(xué)性能表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 石墨、GO、RGO的XRD分析
        2.3.2 石墨、GO、RGO的拉曼分析
        2.3.3 GO、RGO的熱失重的分析
        2.3.4 RGO氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀照片
        2.3.5 RGO氣凝膠的吸液率測(cè)試
        2.3.6 RGO氣凝膠電學(xué)性能測(cè)試
    2.4 小結(jié)
3 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠的制備、性能及其應(yīng)用研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及原料
        3.2.2 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠及其疏水親油氣凝膠的制備
        3.2.3 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠宏觀、微觀形貌表征
        3.2.4 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠表觀密度表征
        3.2.5 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠紅外表征
        3.2.6 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠比表面積表征
        3.2.7 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠力學(xué)性能表征
        3.2.8 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠壓縮-回復(fù)性能表征
        3.2.9 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠保溫性能表征
        3.2.10 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠空氣過(guò)濾性能表征
        3.2.11 改性后的PVA-co-PE納米纖維氣凝膠接觸角表征
        3.2.12 改性后的PVA-co-PE納米纖維氣凝膠吸油性能表征
        3.2.13 改性后的PVA-co-PE納米纖維氣凝膠對(duì)有機(jī)溶劑的吸液率表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠微觀結(jié)構(gòu)與宏觀照片
        3.3.2 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠表觀密度測(cè)試
        3.3.3 不同PVA含量的PVA-co-PE納米纖維氣凝膠紅外測(cè)試
        3.3.4 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠比表面積測(cè)試
        3.3.5 不同PVA含量的PVA-co-PE納米纖維氣凝膠力學(xué)性能測(cè)試
        3.3.6 不同PVA含量的PVA-co-PE納米纖維氣凝膠壓縮-回復(fù)性能測(cè)試
        3.3.7 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠保溫性能測(cè)試
        3.3.8 PVA-co-PE納米纖維氣凝膠空氣過(guò)濾性能測(cè)試
        3.3.9 改性后的疏水親油PVA-co-PE納米纖維氣凝膠微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.10 改性后的疏水親油PVA-co-PE納米纖維氣凝膠紅外表征
        3.3.11 改性后的疏水親油PVA-co-PE納米纖維氣凝膠接觸角測(cè)試
        3.3.12 改性后的疏水親油PVA-co-PE納米纖維氣凝膠吸油性能測(cè)試
        3.3.13 改性后的疏水親油PVA-co-PE納米纖維氣凝膠吸液率測(cè)試
        3.3.14 改性后的疏水親油PVA-co-PE納米纖維氣凝膠力學(xué)性能測(cè)試
    3.4 小結(jié)
4 石墨烯/納米纖維復(fù)合氣凝膠的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及原料
        4.2.2 復(fù)合氣凝膠的制備
        4.2.3 復(fù)合氣凝膠宏觀、微觀形貌表征
        4.2.4 復(fù)合氣凝膠紅外表征
        4.2.5 復(fù)合氣凝膠的力學(xué)性能表征
        4.2.6 復(fù)合氣凝膠的氣體傳感性能表征
        4.2.7 改性后的復(fù)合氣凝膠對(duì)有機(jī)溶劑的吸液率表征
        4.2.8 復(fù)合氣凝膠的疏水親油性能表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 復(fù)合氣凝膠材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀照片
        4.3.2 復(fù)合氣凝膠紅外測(cè)試
        4.3.3 復(fù)合氣凝膠力學(xué)性能測(cè)試
        4.3.4 復(fù)合氣凝膠的氣體傳感性能測(cè)試
        4.3.5 疏水親油復(fù)合氣凝膠對(duì)有機(jī)溶劑的吸收
        4.3.6 疏水親油復(fù)合氣凝膠在油水分離上的應(yīng)用
    4.4 小結(jié)
5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TiO2納米纖維的制備及其對(duì)染料的光催化降解性能[J]. 高春濤,蔡以兵,王清清,魏取福,徐陽(yáng).  功能材料. 2013(02)
[2]SiO2氣凝膠柔性保溫隔熱薄膜[J]. 倪星元,程銀兵,馬建華,吳廣明,周斌,沈軍,王玨.  功能材料. 2003(06)
[3]有機(jī)氣凝膠研究進(jìn)展（Ⅱ）——有機(jī)氣凝膠的特性與應(yīng)用[J]. 李冀輝,胡勁松.  河北師范大學(xué)學(xué)報(bào). 2001(04)
[4]有機(jī)氣凝膠研究進(jìn)展（Ⅰ）──有機(jī)氣凝膠發(fā)現(xiàn)、制備與分析[J]. 李冀輝,胡勁松.  河北師范大學(xué)學(xué)報(bào). 2001(03)
[5]氣凝膠[J]. 陳龍武,甘禮華.  化學(xué)通報(bào). 1997(08)
[6]RF氣凝膠的性能測(cè)試和應(yīng)用研究[J]. 蔣偉陽(yáng),王玨,沈軍,周斌.  同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1997(02)
[7]氣凝膠──一種結(jié)構(gòu)可控的新型功能材料[J]. 沈軍,王玨,吳翔.  材料科學(xué)與工程. 1994(03)
[8]有機(jī)氣凝膠和碳?xì)饽z的研究與應(yīng)用[J]. 王玨,沈軍.  材料導(dǎo)報(bào). 1994(04)

博士論文
[1]新型無(wú)機(jī)氣凝膠的制備及其吸附/光催化性能研究[D]. 魏巍.江蘇大學(xué) 2014
[2]石墨烯材料的化學(xué)調(diào)控、組裝及其性能研究[D]. 陳武峰.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]石墨烯氣凝膠的控制制備、改性及性能研究[D]. 胡涵.大連理工大學(xué) 2014
[4]木材—有機(jī)氣凝膠復(fù)合材研究[D]. 李君.東北林業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于石墨烯的新型氣體傳感器研究[D]. 黃俊龍.電子科技大學(xué) 2015
[2]基于石墨烯的氣體傳感器的制備及特性研究[D]. 王加荔.電子科技大學(xué) 2014
[3]木質(zhì)素-RF有機(jī)氣凝膠的制備及其性能研究[D]. 陳峰.東北林業(yè)大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3059817