氧化石墨泡沫材料的制备及其对气体的吸附性能研究

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随着经济的发展,工业生产排放大量的废气,而室内装修也容易产生一些挥发性气体。因此,工业上及人们的日常生活中经常采用吸附剂来对这些气体进行吸附并处理。氧化石墨材料是一种成本低廉的新型纳米级碳材料,本文采用氧化石墨作为吸附用的基础材料。本实验创新性地采用定向冷冻干燥技术将氧化石墨制备成多孔泡沫材料,并通过将氧化石墨进行热还原制备出还原氧化石墨多孔泡沫材料,还制备了含有金属纳米粒子的泡沫材料,这还没有在文献中报道。且本实验利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、差热分析(DSC)和X射线光电子能谱(XPS)对这两种材料进行了成分分析,并用扫描电镜分析(SEM)、透射电镜分析(TEM)对这种新型的泡沫材料进行了形态表征。本实验对这两种泡沫材料对几种气体的吸附性能进行了研究。另外,本实验还利用氧化石墨泡沫材料制备了氧化石墨-环氧树脂复合材料,并对其抗压力学性能进行了研究。氧化石墨泡沫材料在经过热还原后,材料中的氧含量降低,且气体吸附实验的结果表明氧化石墨泡沫材料对丙酮的吸附容量要大于还原氧化石墨泡沫材料的吸附容量并且超过100%,而这两种材料的吸附能力要远远好于碳纳米管等碳材料的吸附能力。然而,对于二氧化硫(SO2)、二氧化碳(CO2)和氨气(NH3)来说,还原氧化石墨泡沫材料的吸附容量要大于氧化石墨材料的吸附容量。本实验还利用新型制备纳米粒子的方法制备了银/氧化石墨和金/氧化石墨多孔复合材料,这种材料在气体吸收处理领域有很大的应用潜力。添加定向多孔氧化石墨泡沫材料的环氧树脂复合材料的抗压力学性能结果表明:添加的氧化石墨泡沫材料质量分数低于2.0%时,泡沫材料的含量越低,复合材料的纵向抗压性能越好。
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