超高比表面积碳气凝胶的制备及其氢吸附性能表征

摘要

碳气凝胶是一种新型的纳米多孔非晶碳材料,具有发达的孔隙结构和超高的比表面积,在民用储氢方面和惯性约束聚变(ICF)等应用研究备受关注。本文以问苯二酚和甲醛为前驱体,通过溶胶.凝胶法合成法制备出了碳气凝胶,用不同工艺条件CO2活化处理制备得到了超高比表面积碳气凝胶。
　　 本论文在制备活化碳气凝胶的过程中,考察了CO2的活化制备工艺,达到了提高碳气凝胶比表面积,调节其孔径结构的目的。对活化前后RF碳气凝胶进行红外光谱,扫描和透射电镜,X射线衍射分析,结果发现RF碳气凝胶样品经CO2活化只是消耗了大量石墨晶粒,但依然保持其多孔网络结构；测定了采用不同CO2活化温度、不同CO2活化时间制备的RF碳气凝胶的N2和H2吸附等温线,实验表明随着活化温度升高、活化时间和通气流量的增加,碳气凝胶比表面积增加,氢吸附量也随之增加。选择合适的活化温度能显著提高碳气凝胶比表面积从而提高其氢气吸附性能。
　　 本论文的创新点在于成功合成超高比表面积RF碳气凝胶,其最高比表面积可达3445m2/g,超过国内外已知的最高比表面积碳气凝胶3200m2/g。通过大量碳气凝胶的活化实验,考察了不同CO2活化时间,活化温度等单因素对其比表面积,孔径及氢吸附性能的影响规律,为储氢和其它气体填充等后续工作奠定了基础。