三聚氰胺—甲醛(MF)氣凝膠、碳氣凝膠的制備及其改性研究.pdf

1、三聚氰胺-甲醛(MF)氣凝膠具有高比表面積及高孔隙率等優(yōu)點，被廣泛地應用到慣性約束聚變(ICF)實驗中。目前，在MF氣凝膠的制備過程中存在的主要問題有制備周期長、密度高和力學性能差等缺點，使得它在ICF中的應用受到一定程度的限制。本文采用新制備工藝、改性手段以及摻雜方法等克服了上述缺點，提高了MF氣凝膠的性能，拓展了MF氣凝膠應用范圍。
　　(1)采用齊聚體法制備MF氣凝膠:對溶膠-凝膠(sol-gel)過程中凝膠化機理進行了研究

2、，探討了前驅體濃度、溫度及體系pH值對凝膠化過程的影響，建立起相應的動力學方程。與傳統(tǒng)的單體法相比，齊聚體法在縮短凝膠時間以及氣凝膠的低密度化方面有比較明顯的優(yōu)勢;研究表明，在pH(2.5～3.0)時，可制備出最低密度為58mg/cm3的半透明MF氣凝膠。通過場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)和高分辨透射電鏡(HRTEM)圖研究發(fā)現(xiàn)，齊聚體法制備的MF氣凝膠骨架結構分散均勻、無團聚，比表面積(SBET)可達727m2/g，孔徑分布主要在25n

3、m左右。
　　(2)為提高MF氣凝膠的力學性能，利用多羥基化合物（均苯三酚）制備出均苯三酚(P)改性MF氣凝膠(MPF)，討論了三聚氰胺與均苯三酚不同配比對氣凝膠密度、透明性及凝膠時間的影響。實驗表明，當三聚氰胺與均苯三酚摩爾比在4∶1～1∶1的時候，可制得密度最低為44mg/cm3的透明MPF氣凝膠。力學性能測試表明，均苯三酚的引入增加氣凝膠的柔性(增加幅度為408％)，克服了氣凝膠脆性大、易碎的缺點。
　　(3)采用原位

4、法制備TiO2摻雜MF氣凝膠，探討了不同的絡合劑對溶膠-凝膠過程的影響。TiO2摻雜MF氣凝膠在氮氣保護下，800℃碳化制得TiO2摻雜碳氣凝膠。通過FESEM、HRTEM及BET分析氣凝膠的微觀結構，結果表明:TiO2摻雜MF碳氣凝膠具有多孔三維網(wǎng)絡狀骨架結構及較高的比表面積840m2/g;X-射線衍射(XRD)分析表明，TiO2摻雜碳氣凝膠中，TiO2以正方晶系的金紅石晶體形式存在。通過設計TiO2摻雜碳氣凝膠光催化降解甲基橙實驗發(fā)