多功能碳气凝胶的结构与性能研究

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1、ｓ－１分类号：ＴＢ３３２单位代码：０６３６１５１密级：公开学号：２０２０６００５ｉｆ範七摩硕士学位论文中文论文题目：多功能碳气凝胶的结构与性能研究英文论文题目：ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｕ－ｌＡｅｒｏｇｅｌｓＭｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａＣａｒｂｏｎ论文作者：魏燕红指导教师：赵丽娟副教授专业名称：材料学研究方向：功能气凝胶所在学院：化学与材料科学学院论文提交日期：２０１８年４月１日论文答辩日期：２０１８年５月２３日四川师范大学学位论文独创性声明

2、本人声明：所呈交学位论文多功能碳气凝胶的结构与性能研究，是本人在导师赵丽娟副教授指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。一本人承诺：已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容致。如因不符而引起的学术声誉上的损失由本人自负。学位论文作者：签字曰期：Ｍ年３月＆曰学位论文出版授权书本人完全同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》“”（以下简

3、称章程），愿意将本人的硕士学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表。《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》可以以电子、网络及其他数字媒体形式公幵出版，并同意编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播“”，同意按章程规定享受相关权益。电仏；龜作者签名ｊ丨８年■＾月Ｌｊ■日ｊ论文题目：名功能碳气凝胶的结构与件能研究毕业院校：四川师范大学毕业年份：２０１８年６月所在学院：化学与材料科学学院所学专业：料学材：刊（光

4、盘版）电子杂志社保存。说明本授权书由中国学术期－－２９６０２９８４：０１０６２７９１９５１２７９３１７６６７０９３：１０６７１１联电６传真系话－心４４４：１０００８信地址：北华局８８信箱采编中邮编通京清大学邮摘要多功能碳气凝胶的结构与性能研究材料学专业研究生：魏燕红指导老师：赵丽娟副教授摘要气凝胶因其密度低、比表面积大、孔隙率高等一系列特点而受到广泛的关注，目前气凝胶的材质非常丰富，包括金属、高分子、无机氧化物以及碳材料等。其中，碳材料优异的导电、导热特性使碳气凝胶在超级电容器、电磁屏蔽、相变储能等领域有巨大的应用潜力。但是气凝胶的微孔结

5、构具有非常高的表面能和毛细管压力，极易引起孔道塌陷，这极大地限制了其实际应用。对碳气凝胶的制备和结构调控，探究碳气凝胶的结构对性能的影响是目前研究的热点。本论文从碳气凝胶的结构出发，制备了一系列具有多功能高性能的碳气凝胶复合物，并探究了其结构与性能之间的关系，探讨其在有机相变材料、防火隔热材料等方面的应用。具体的研究内容如下：利用生物基炭气凝胶的高热导和吸附性能，应用到有机相变材料领域，可以有效地解决有机相变材料低导热、易泄露的问题。本论文通过高温裂解多肉植物制成的炭气凝胶，完美地保留了多肉叶的细胞组织，包括球状的海绵细胞、致密均匀的表皮细胞以及排列规整紧

6、密的栅栏细胞，这些特殊的细胞结构赋予了相变材料优异的防漏性能，即使在80Ԩ的烘箱内加热5小时，相变材料的质量损失率仅为1.3%。另外，三维的炭气凝胶不仅可以成为有机基体内的连续导热网络，-1-1-1-1提高复合相变材料的导热率(由0.248WmK提高到0.427WmK)；而且炭气凝胶还充当了有效的光子捕获器和分子加热器，进而显着地提高了复合相变材料的光-热转换效率(由62%提高到82%)。为了解决石墨烯气凝胶孔洞易坍塌的问题，本论文利用高分材料韧性好的特点，通过模板法构筑多重网络结构，以二维氧化石墨烯纳米片层之间的组装交叠形成第一重网络，氧化石墨烯与壳聚糖

7、在界面交联形成的界面结构为第二重网络，CS自身的交联为第三重网络，得到轻质可压缩的壳聚糖/氧化石墨烯复合气凝胶。研究发现：第一重网络丰富发达的孔洞结构赋予了材料轻质低密度的特性；多重网络结构的构筑，使材料具有良好的回弹性；高分子与氧化石墨烯在界I四川师范大学硕士学位论文面上的交联，使杂化气凝胶的压缩强度由10.02kPa提高到99.83kPa，弹性模量由19.75kPa增加至244.66kPa。将气凝胶应用到保温隔热领域，为了应对复杂的实际环境，要求气凝胶不仅具有低导热率，还需拥有高强度和阻燃性。针对研发低热导阻燃石墨烯气凝胶的重大需求，本文将硅烷偶联剂改

8、性锂皂石与二维纳米粒子氧化石墨烯(GO)复合，构筑以两种纳米粒子相