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ICF靶用酚醛类气凝胶的制备及氢、氘吸附应用研究
中文名称: ICF靶用酚醛类气凝胶的制备及氢、氘吸附应用研究
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论文编号: 3117026收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: 无英文名称
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 凝聚态物理
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 有机气凝胶 碳气凝胶 惯性约束聚变 超声波 比表面积 孔径分布 吸附 储氢量
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论文摘要: 碳气凝胶具有独特的多孔结构,它的高比表面积、纳米级孔隙、纳米级骨架碳微粒以及非晶态的结构形态等特性,有利于增强碳气凝胶(略)力.碳气凝胶是通过多官能团的酚类化合物和醛在碱性催化剂作用下,经过溶胶-凝胶、酸洗老化、溶剂交换、超临界干燥以及高温碳化过程制备而成.碳气凝胶在力学、声学、电学、热学以及光学等领域都有潜在的应用价值,而在惯性约束聚变(IC(略)氢方面的应用研究备受关注. 本论文在制备酚醛类有机气凝胶和相应的碳气凝胶的过程中,改进了气凝胶的制备工艺,达到了缩短气凝胶制备周期、提高气凝胶质量和降低气凝胶制备成本的目的. 在气凝胶制备的溶胶凝(略)超声波恒温加热的方法提高了凝胶化速度,有效地抑制了凝胶过程中酚类物质(略)经过超声加热所制备的有机气凝胶其透明性较好,气凝胶的品质得到了改善. 在溶剂交换过程中,采取了两种方式来加快溶剂交换的速度.一是采用低强度的超声波作用,使丙酮交换含水凝胶中水的速率提高了上万倍,同时通过控制作用时间,在提高交(略)保持了凝胶结构不被破坏.二是采用由蠕动泵带动的循环流动法进行溶剂交换,对于高密度凝胶可以...
Carbonized aerogels have some excellent propertie(omitted)their special porous structure, larger specific surf(omitted)nanoscale pore, nanoscale framework and non-crystalline structure, which are favourable to enhance the surface adsorption potential. The polym(omitted)of resorcinol with formaldehyde c(omitted)y alkali catalyst results in the formation of organic aerogel via a sol-gel process, ac(omitted)rocess, and supercritical fluid drying. Upon pyrolysis of organic aerogel at high temperature, the ...
目录:
摘要第3-6页
Abstract第6-8页
第1章 论文综述第17-32页
  ·国内外研究现状分析第18-22页
    ·金属氢化物和复合金属氢化物第18-19页
    ·碳纳米材料第19页
    ·碳的物理吸附第19-21页
    ·碳的化学吸附第21-22页
    ·储氢材料在ICF方面的应用第22页
  ·有机气凝胶及碳化气凝胶的研究进展第22-23页
  ·碳气凝胶特性第23-25页
    ·力学特性第23-24页
    ·光学特性第24页
    ·热学特性第24页
    ·电学特性第24页
    ·分形性质第24页
    ·传质特性第24-25页
  ·碳气凝胶结构表征第25页
  ·有机气凝胶和碳气凝胶的应用第25-28页
    ·高功率激光研究第26页
    ·贮氢材料第26页
    ·高能物理方面第26页
    ·隔热材料第26-27页
    ·声阻抗耦合材料第27页
    ·催化及吸附应用第27页
    ·电学应用第27-28页
    ·有机气凝胶微球应用第28页
    ·其他方面的应用第28页
  ·气凝胶材料的计算机模拟第28-30页
    ·材料结构模拟第28-29页
    ·多孔材料吸附机制模拟第29-30页
  ·选题主要依据和主要研究方向第30-32页
第2章 几种酚醛类气凝胶的制备第32-58页
  ·溶胶-凝胶法制备有机气凝胶的基本历程第32-38页
    ·溶液配制第33-34页
    ·溶胶-凝胶过程第34页
    ·酸洗老化过程第34-35页
    ·溶剂交换第35-36页
    ·干燥技术第36-38页
      ·超临界流体干燥方法第36-37页
      ·冷冻干燥法第37页
      ·常压干燥法第37页
      ·凝胶改性后的次临界干燥第37-38页
    ·RF气凝胶的碳化第38页
  ·间苯二酚-甲醛(RF)气凝胶制备第38-41页
    ·实验试剂及仪器第38-40页
    ·RF气凝胶的制备过程第40-41页
  ·超声波技术对RF制备工艺的改进第41-48页
    ·实验方法第41-43页
      ·凝胶合成第41-43页
      ·粒径分析第43页
      ·溶剂交换第43页
    ·实验结果与分析第43-47页
      ·超声对凝胶反应的促进作用第43-44页
      ·超声波对凝胶核生长促进第44-45页
      ·超声波对溶剂交换的加速作用第45-47页
    ·RF有机气凝胶的热重分析第47页
    ·能谱图第47-48页
  ·对苯二酚-甲醛(HF)有机气凝胶的制备第48-52页
    ·制备方法第48页
    ·结构表征第48-52页
      ·红外吸收光谱第48-49页
      ·HF碳气凝胶的微观结构第49-50页
      ·XRD衍射谱第50-51页
      ·孔径分布第51-52页
    ·反应配比对凝胶性能的影响第52页
  ·间苯三酚-甲醛(PF)气凝胶制备第52-56页
    ·制备工艺第52-54页
      ·凝胶合成第52-53页
      ·溶剂交换第53页
      ·超临界干燥第53页
      ·碳化第53-54页
      ·表征第54页
    ·PF气凝胶微观结构分析第54页
    ·红外分析第54-55页
    ·热分析第55-56页
    ·比表面积及孔径分布第56页
  ·本章小结第56-58页
第3章 改性酚醛气凝胶的制备第58-75页
  ·间苯二酚(R)-对苯二酚(H)-甲醛(F)复合有机/碳气凝胶制备第58-63页
    ·实验试剂及仪器第59页
    ·制备工艺第59-60页
    ·凝胶时间的对比第60-61页
    ·密度、比表面积、孔洞率对比第61-62页
    ·红外谱图对比第62-63页
  ·金属掺杂RF气凝胶及其碳化气凝胶的制备与表征第63-66页
    ·物理掺杂第63-64页
      ·实验方法和试剂第63-64页
    ·形貌和结构第64页
    ·密度、比表面积和孔径第64-65页
    ·红外谱图第65页
    ·成分分析第65-66页
  ·无机氧化物掺杂气凝胶的制备与表征第66-69页
    ·气凝胶化学法掺杂研究第66-67页
    ·注入法掺杂碳气凝胶的制备与表征第67-68页
    ·X射线衍射谱第68-69页
    ·X光电子能谱第69页
  ·RF气凝胶粉末的制备第69-73页
    ·实验方法第70-71页
    ·实验条件对粉末成型的影响第71-72页
    ·激光粒度分析第72-73页
    ·透射电镜分析(TEM)第73页
    ·比表面分析和XRD第73页
  ·本章小结第73-75页
第4章 ICF用有机气凝胶及碳气凝胶靶的制备研究第75-88页
  ·ICF靶用泡沫研究进展第75-79页
    ·改进可加工泡沫第76-77页
    ·冷冻状态方程靶第77页
    ·浸润泡沫球壳第77-78页
    ·表面起伏泡沫靶第78-79页
  ·有机气凝胶薄膜的制备第79-84页
    ·旋转法制备RF气凝胶薄膜第79-81页
      ·溶液的表观粘度的影响第79-80页
      ·旋转角速度的影响第80页
      ·旋转时间的影响第80-81页
    ·模具浇铸法制备RF气凝胶薄膜第81-82页
    ·有机气凝胶薄膜的表征第82-83页
      ·薄膜厚度的测量第82页
      ·薄膜的外观形貌第82-83页
    ·薄膜密度测量第83-84页
  ·有机气凝胶空心微球制备第84-86页
    ·聚苯乙烯-RF双层空心微球制备第84-85页
    ·RF单层空心微球的制备第85-86页
  ·ICF实验用高密度碳泡沫的研制第86-87页
  ·本章小结第87-88页
第5章 酚醛类凝胶化机理研究第88-109页
  ·酚醛类间苯二酚-甲醛凝胶化基本历程第88-89页
  ·制备条件讨论第89-93页
    ·溶液配比对凝胶时间的影响第89-93页
    ·反应温度对凝胶时间的影响第93页
  ·凝胶过程中的粘度变化第93-102页
    ·粘度的定义及粘度测量原理第93-94页
    ·实验方法第94-97页
      ·超声波粘度计及粘度测量第95页
      ·用于粘度表征的有机气凝胶反应体系第95-97页
    ·凝胶体系特征粘度曲线第97-98页
    ·RF体系粘度变化曲线第98-99页
    ·复合气凝胶RHF体系第99-102页
      ·反应物浓度对反应过程粘度影响第99-100页
      ·R/H比例对反应过程的粘度影响第100-101页
      ·催化剂浓度变化对凝胶生长过程的粘度影响第101-102页
  ·紫外-可见分光光度法研究RHF体系反应动力学第102-107页
    ·理论基础第102页
    ·实验第102页
      ·试剂列表第102页
      ·实验过程第102页
    ·间苯二酚、对苯二酚的紫外吸收曲线第102-103页
    ·RF反应体系的紫外吸收变化第103-105页
    ·HF反应体系第105页
    ·RHF反应体系第105-107页
  ·本章小结第107-109页
第6章 气凝胶材料的吸附表征第109-139页
  ·多孔材料的吸附表征技术进展第109-111页
  ·吸附表征的基本原理和方法第111-124页
    ·基本原理第111-112页
    ·计算方法第112-113页
      ·吸附势能第112-113页
      ·吸附热第113页
    ·孔的分类第113-114页
    ·吸附等温线及其分类第114-116页
    ·单分子层吸附与多分子层吸附第116页
    ·BET方程与表面积计算第116-117页
    ·总孔容和平均孔径第117-118页
    ·中孔分析及BJH法孔径分布第118-120页
    ·微孔分析和v-t曲线第120-122页
    ·DR法和DA方法第122-123页
    ·密度函数理论(DFT)和Monte Carlo方法第123-124页
  ·实验第124-128页
    ·空气增重实验第124-126页
    ·吸附测量的制样准备第126-127页
    ·吸附等温线及脱附等温线的测量第127-128页
  ·块状RF-CRF气凝胶N_2吸附数据分析第128-133页
    ·吸附等温线第128-129页
    ·比表面积、孔体积及平均孔径第129-130页
    ·BJH中孔孔径分布第130页
    ·DR微孔分析和DA微孔孔径分布第130-131页
    ·对吸附等温线的DFT拟合分析第131-133页
  ·RF-CRF气凝胶气凝胶粉末N_2吸附数据分析第133-137页
    ·吸附等温线第133页
    ·比表面积、孔体积及平均孔径第133-134页
    ·BJH中孔孔径分布第134-135页
    ·DR微孔分析和DA微孔孔径分布第135-136页
    ·对吸附等温线的DFT拟合分析第136-137页
  ·本章小结第137-139页
第7章:酚醛类气凝胶的氢、氘吸附行为研究第139-161页
  ·碳的物理吸附第139页
  ·氢吸附的测量方法第139-141页
  ·热重法氢吸附测量第141-142页
  ·实验装置的建立和计算方法第142-144页
    ·吸附装置的设计第142页
    ·装置的吸附测量原理第142页
    ·计算方法的建立第142-144页
  ·吸附实验第144-146页
    ·K氢气吸附第144-145页
    ·变温吸附第145页
    ·脱附测量第145-146页
  ·气体吸附量的计算第146页
  ·块状气凝胶氢吸附第146-150页
    ·碳化前后气凝胶氢吸附第146-147页
    ·碳化复合气凝胶与CRF气凝胶氢吸附比较第147页
    ·气凝胶氢吸附动力学第147-148页
    ·碳气凝胶吸氢量随温度的变化第148-149页
    ·碳气凝胶材料与活性炭以及碳六十的吸氢量比较第149-150页
  ·气凝胶粉末的氢吸附第150-152页
    ·RF有机气凝胶粉末的氢吸附第151-152页
    ·CRF有机气凝胶粉末的氢吸附第152页
  ·块状气凝胶材料的氘吸附实验第152-154页
    ·块状气凝胶碳化前后吸氘量比较第152页
    ·间苯三酚-甲醛气凝胶碳化前后到吸附量比较第152-154页
  ·利用比表面仪进行的低温低压氢吸附实验第154-159页
    ·CRF碳气凝胶的氢吸附测量第154-157页
    ·CRF碳气凝胶粉末的氢吸附测量第157-158页
    ·CRF、活性炭AC及掺镍Ni-CRF材料的H2吸附测量第158-159页
  ·本章小结第159-161页
第8章 论文的主要工作及今后工作展望第161-167页
  ·论文的主要结论第161-165页
  ·论文的主要创新点第165-166页
  ·进一步的工作展望第166-167页
致谢第167-168页
参考文献第168-175页
附录第175-176页
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