本文關(guān)鍵詞：用于空氣氚吸附的碳納米管復(fù)合水凝膠的制備和性能研究

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【摘要】：氚是核設(shè)施向工作場地和環(huán)境釋放的活度最大的人工核素。隨著我國核能的快速發(fā)展,核設(shè)施的數(shù)量將會(huì)逐漸增加,對(duì)涉氚場合工作人員的影響越來越大。當(dāng)前我國涉氚場合所用的防氚工具存在著各種缺點(diǎn)。本論文旨在通過輻射接枝和輻射交聯(lián)兩步法將碳納米管和水凝膠的優(yōu)異性能相結(jié)合,制備出一種可吸附防護(hù)氚的濾過材料,并對(duì)其理化性能和吸附性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本論文對(duì)制備的碳納米管和水凝膠材料的性能進(jìn)行表征。FTIR(Fourier Transform infrared spectroscopy)和TEM(Transmission electron microscope)檢測顯示通過輻射接枝方法,丙烯酸鏈段被成功接枝到碳納米管的管壁上,并且接枝后的碳納米管在水中均勻分散。此外,XRD(X-ray diffraction)結(jié)果表明納米管接枝高分子鏈段后,其晶格結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生較大的變化。實(shí)驗(yàn)中通過對(duì)碳納米管及接枝后碳納米管的TGA(Thermogravimetric Analysis)分析,定量計(jì)算碳納米管的接枝率。然后利用輻射交聯(lián)技術(shù)將修飾后的碳納米管均勻分散到水凝膠中,制備碳納米管復(fù)合水凝膠材料。實(shí)驗(yàn)中用XRD和BET(比表面積)對(duì)碳納米管復(fù)合水凝膠和聚丙烯酰胺水凝膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)和比表面積表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn),碳納米管復(fù)合水凝膠的XRD圖中出現(xiàn)了碳納米管的特征峰,復(fù)合水凝膠的比表面積比聚丙烯酰胺水凝膠增加了一倍多。實(shí)驗(yàn)中采用凝膠含量近似的碳納米管復(fù)合水凝膠和聚丙烯酰胺水凝膠進(jìn)行吸水性能檢測,相同質(zhì)量的兩組凝膠的液態(tài)水吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,聚丙烯酰胺水凝膠在3000分鐘時(shí)飽和,最終吸水率達(dá)到了7000%。碳納米管復(fù)合水凝膠的吸水率雖然有相同的趨勢,但是在1000分鐘就達(dá)到飽和,最終吸水率不高于2000%。而氣態(tài)水吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,聚丙烯酰胺水凝膠在40分鐘后吸附達(dá)到飽和,復(fù)合水凝膠在100分鐘達(dá)到飽和。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知,改性后的碳納米管在凝膠中均勻分散,并提高了復(fù)合水凝膠的比表面積和機(jī)械強(qiáng)度,使其氣態(tài)水持續(xù)吸附效率優(yōu)于聚丙烯酰胺水凝膠。水凝膠的氚吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明碳納米管復(fù)合水凝膠具有比聚丙烯酰胺更好的吸附效果。復(fù)合水凝膠的吸附效率在吸附實(shí)驗(yàn)中的前300分鐘一直高于90%,而聚丙烯酰胺水凝膠的吸附效率在255分鐘降為90%。
【關(guān)鍵詞】：碳納米管 水凝膠 氚化水 輻照接枝 輻照交聯(lián)
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R143
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 引言12-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 氚的理化性質(zhì)14-16
• 1.1.1 氚的物理性質(zhì)14-15
• 1.1.2 氚的化學(xué)性質(zhì)15-16
• 1.2 氚的來源16-18
• 1.2.1 天然氚16
• 1.2.2 人工氚16-18
• 1.3 氚的危害及其防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)18-21
• 1.3.1 氚的危害18-19
• 1.3.2 氚的年攝入劑量限值和導(dǎo)出濃度19-21
• 1.3.3 氚內(nèi)污染的處理21
• 1.4 氚活度測量21-23
• 1.4.1 氣體探測器21
• 1.4.2 液體閃爍計(jì)數(shù)器21-22
• 1.4.3 空氣氚活度測量22-23
• 1.5 氚進(jìn)入人體的途徑及防護(hù)23-25
• 1.6 水凝膠25-27
• 1.6.1 溫度敏感性水凝膠26
• 1.6.2 pH值敏感性水凝膠26
• 1.6.3 光敏性水凝膠26-27
• 1.7 碳納米管27-29
• 1.7.1 導(dǎo)電性能28
• 1.7.2 應(yīng)用于晶體管28
• 1.7.3 熱學(xué)性能及應(yīng)用28
• 1.7.4 化學(xué)性能及應(yīng)用28
• 1.7.5 儲(chǔ)氫特性28-29
• 1.8 γ射線在接枝和交聯(lián)中的應(yīng)用29-32
• 1.8.1 輻射接枝30-31
• 1.8.2 輻射交聯(lián)31-32
• 第二章 樣品的制備及其表征32-50
• 2.1 引言32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分33-39
• 2.2.1 化學(xué)試劑和儀器設(shè)備33-34
• 2.2.2 蒙特卡羅模擬射線作用過程34-35
• 2.2.2.1 程序運(yùn)行環(huán)境35
• 2.2.2.2 模型構(gòu)建35
• 2.2.3 碳納米管的改性35-36
• 2.2.4 制備水凝膠36-37
• 2.2.5 實(shí)驗(yàn)表征37-39
• 2.2.5.1 傅里葉紅外光譜分析（FTIR）37
• 2.2.5.2 熱重分析（TGA）37-38
• 2.2.5.3 透射電子顯微鏡（TEM）38
• 2.2.5.4 比表面積測試（BET）38
• 2.2.5.5 X射線衍射（XRD）38-39
• 2.2.5.6 掃描電子顯微鏡（SEM）39
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果39-48
• 2.3.1 模擬結(jié)果39-40
• 2.3.2 CNTs和G-CNTs40-44
• 2.3.2.1 G-CNTs和CNTs的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析41
• 2.3.2.2 G-CNTs和CNTs的熱力學(xué)分析41-43
• 2.3.2.3 G-CNTs和CNTs的XRD表征43
• 2.3.2.4 G-CNTs和CNTs的比表面積43-44
• 2.3.3 碳納米管復(fù)合水凝膠44-48
• 2.3.3.1 凝膠的XRD45-46
• 2.3.3.2 凝膠的紅外圖譜46
• 2.3.3.3 凝膠的TGA46-47
• 2.3.3.4 凝膠的SEM47-48
• 2.3.3.5 凝膠的比表面積48
• 2.4 小結(jié)48-50
• 第三章 碳納米管復(fù)合水凝膠的吸附性能50-66
• 3.1 引言50-51
• 3.2 實(shí)驗(yàn)用氣體和設(shè)備51-52
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果52-64
• 3.3.1 凝膠的吸水率52-53
• 3.3.2 凝膠的保水性能53-54
• 3.3.3 凝膠氣態(tài)水吸附效率54-57
• 3.3.4 分子篩的氣態(tài)水吸附效率57-58
• 3.3.5 凝膠對(duì)空氣氚吸附效能實(shí)驗(yàn)58-64
• 3.3.5.1 氮?dú)獾碾盎疃葐渭訕?biāo)58
• 3.3.5.2 氮?dú)獾臐穸群突疃入p加標(biāo)58
• 3.3.5.3 開放性放射實(shí)驗(yàn)要求58-60
• 3.3.5.4 液態(tài)氚化水活度測量60-61
• 3.3.5.5 凝膠空氣氚吸附實(shí)驗(yàn)方法61-62
• 3.3.5.6 空氣氚濃度測量62
• 3.3.5.7 吸附效率62
• 3.3.5.8 總吸附量62-63
• 3.3.5.9 實(shí)驗(yàn)結(jié)果63-64
• 3.4 小結(jié)64-66
• 第四章 總結(jié)與展望66-68
• 4.1 總結(jié)66-67
• 4.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-77
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文77-78
• 致謝78-79

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