本文關(guān)鍵詞：大尺寸石墨烯海綿的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯憑借其優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)及電學(xué)性能使其具有十分廣闊的應(yīng)用前景，，而石墨烯宏觀體的研究則極大地促進(jìn)了石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用；納米多孔材料作為新型的多孔材料具有高孔隙率、高比表面積、獨特的力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)等性能，這些性能將使納米多孔材料在材料科學(xué)研究和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用；因此將微觀的石墨烯組裝成具有三維網(wǎng)絡(luò)狀多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體，使其在微觀上具有納米材料的本質(zhì)特征同時在宏觀上又表現(xiàn)出多孔材料的固有性能，將具有十分重要的意義。本論文利用石墨烯的自組裝技術(shù)可控地制備出了一種具有三維網(wǎng)絡(luò)狀多孔結(jié)構(gòu)的大尺寸石墨烯宏觀體，即石墨烯海綿。論文首先制備了氧化石墨烯作為制備石墨烯海綿的原料，進(jìn)而研究了大尺寸石墨烯海綿的可控的制備方法并對其基本性能特別是對有機(jī)溶劑的吸附性能及其對有機(jī)染料分子的過濾性能進(jìn)行了研究和分析，旨在為石墨烯海綿的實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 分別以氧化石墨烯為原料，以水合肼為還原劑，利用定向凝固冷凍干燥技術(shù)可控地制備出了大尺寸的石墨烯海綿，制備態(tài)石墨烯海綿的最大尺寸高達(dá)400×600×15mm3。石墨烯海綿在微觀上是由許多相互纏結(jié)在一起的石墨烯層片組成的，在宏觀上具有傳統(tǒng)多孔材料很難具備的性能特點如輕質(zhì)（2.4±0.2mg/cm3）、多孔（孔隙率㧐99%）、疏水、導(dǎo)電、隔熱和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等。通過改變氧化石墨烯溶液的濃度和冷凍干燥過程中的工藝參數(shù)可以實現(xiàn)對石墨烯海綿的表觀密度、孔隙率和微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控。 研究了石墨烯海綿對有機(jī)溶劑的吸附性能。與傳統(tǒng)的吸油材料相比，石墨烯海綿具有疏水親油性好、吸附速度快、飽和吸附量大、對可吸附有機(jī)溶劑的選擇范圍較大、可重復(fù)利用等特點。石墨烯海綿對有機(jī)溶劑的飽和吸附量隨有機(jī)溶劑密度的增大而增大，對密度為0.788~1.595g/cm3的有機(jī)溶劑的飽和吸附量可以達(dá)到226~567g/g。吸附之后可以通過燃燒脫附的方法脫除吸附的有機(jī)溶劑并且石墨烯海綿本身的結(jié)構(gòu)不會受到破壞，從而可以對石墨烯海綿進(jìn)行重復(fù)利用。燃燒脫附循環(huán)使用5次之后石墨烯海綿對汽油的飽和吸附量仍大于80g/g,脫附效率仍然在96%以上。研究了石墨烯海綿對水中甲基橙分子的過濾性能，結(jié)果表明當(dāng)過濾量小于0.35L/g時，石墨烯海綿對甲基橙分子的過濾效率高達(dá)100%。由此可見石墨烯海綿在污水處理領(lǐng)域具有十分廣闊的實際應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 冷凍干燥 石墨烯海綿 多孔材料 吸附 過濾
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ127.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-28
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-23
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)10-11
• 1.2.2 石墨烯的制備方法11-14
• 1.2.3 石墨烯宏觀體14-20
• 1.2.4 石墨烯宏觀體的應(yīng)用20-23
• 1.3 多孔材料23-25
• 1.3.1 多孔材料的分類24
• 1.3.2 多孔材料的主要表征方法24-25
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線25-28
• 1.4.1 論文主要研究內(nèi)容25-26
• 1.4.2 技術(shù)路線26-28
• 第二章 實驗材料與測試方法28-32
• 2.1 實驗原料及實驗設(shè)備28-29
• 2.1.1 實驗原料與試劑28
• 2.1.2 實驗設(shè)備28-29
• 2.2 分析測試方法29-32
• 2.2.1 材料表面化學(xué)狀態(tài)分析29-30
• 2.2.2 溶液分散穩(wěn)定性分析30
• 2.2.3 材料微觀形貌分析30
• 2.2.4 材料導(dǎo)熱性能測試30-31
• 2.2.5 材料導(dǎo)電性能測試31
• 2.2.6 材料力學(xué)性能測試31
• 2.2.7 多孔材料孔隙率與比表面積分析31-32
• 第三章 石墨烯海綿的制備及其性能表征32-52
• 3.1 概述32
• 3.2 氧化石墨烯的制備32-34
• 3.3 氧化石墨烯的性能表征34-38
• 3.3.1 氧化石墨烯的化學(xué)狀態(tài)分析34-36
• 3.3.2 氧化石墨烯的分散穩(wěn)定性測試36-37
• 3.3.3 氧化石墨烯的微觀形貌分析37-38
• 3.4 氧化石墨烯海綿的制備及還原38-41
• 3.5 制備態(tài)石墨烯海綿的性能表征41-50
• 3.5.1 石墨烯海綿的宏觀形態(tài)41-42
• 3.5.2 石墨烯海綿的微觀結(jié)構(gòu)42
• 3.5.3 石墨烯海綿的密度與孔隙率42-43
• 3.5.4 石墨烯海綿的紅外光譜分析43
• 3.5.5 石墨烯海綿的比表面積及孔分布43-45
• 3.5.6 石墨烯海綿的壓縮性能45-47
• 3.5.7 石墨烯海綿的導(dǎo)熱性能47-49
• 3.5.8 石墨烯海綿的導(dǎo)電性能49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第四章 石墨烯海綿對有機(jī)物分子的吸附與過濾52-68
• 4.1 概述52-53
• 4.2 制備態(tài)石墨烯海綿對油類的吸附53-54
• 4.3 制備態(tài)石墨烯海綿的飽和吸附量54-57
• 4.4 制備態(tài)石墨烯海綿對有機(jī)溶劑的吸附機(jī)理分析57-62
• 4.4.1 吸附動力學(xué)過程57-60
• 4.4.2 吸附機(jī)理分析60-62
• 4.5 制備態(tài)石墨烯海綿對有機(jī)溶劑的脫附與循環(huán)利用62-64
• 4.6 石墨烯海綿對水中有機(jī)染料分子的過濾64-65
• 4.7 石墨烯海綿對水中有機(jī)染料分子的過濾效率65-67
• 4.8 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-76
• 致謝76

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬忠雷;張廣成;;泡沫塑料的微觀結(jié)構(gòu)與性能[J];工程塑料應(yīng)用;2011年11期

2 任善;李書;;多孔材料微結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計[J];安陽工學(xué)院學(xué)報;2008年02期

3 田開文;張文興;王潤珍;尚福軍;馮宏偉;;Al-Mg系多孔材料的燒結(jié)工藝與顯微組織研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2011年05期

4 祝理君;鄒敏明;陳曉軍;柴東朗;馮建中;;Al-Mg多孔材料的力學(xué)性能研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2012年01期

5 焦麗娟;韓輝;;泡沫鋁材料在防爆復(fù)合裝甲板設(shè)計中的應(yīng)用[J];車輛與動力技術(shù);2009年03期

6 程煥武;王魯;馬麗莉;薛云飛;楊光;白怡;;制備工藝對多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金復(fù)合材料準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能的影響[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2009年10期

7 李旭暉;司海娟;柏海燕;吳忠軍;呂沖;夏道宏;;化學(xué)氧化處理對不銹鋼表面性質(zhì)的影響[J];表面技術(shù);2009年05期

8 吳躍輝;羅來濤;劉偉;;溶膠-凝膠燃燒法合成多孔La_(0.95)Sr_(0.05)Ni_(0.05)Co_(0.95)O_3的研究[J];江西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年05期

9 羅守華;劉俊秀;何思淵;;多孔泡沫鋁材料的體繪制與結(jié)構(gòu)特征提取技術(shù)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2009年12期

10 張婉萍;朱亮亮;;乳化工藝對液晶形成的影響研究[J];日用化學(xué)工業(yè);2009年01期

  本文關(guān)鍵詞：大尺寸石墨烯海綿的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：437301