氧化石墨烯掺杂二氧化硅气凝胶的特性研究摘要
为满足高温防护需求,快速制备高强度、低导热系数的气凝胶成为一项重要的科学挑战。采用超临界干燥法,成功通过掺杂氧化石墨烯(GO)的方式,改善了二氧化硅气凝胶的性能。通过电子显微镜观察发现,GO均匀地镶嵌在气凝胶基体中,形成了有效的支撑骨架,显著增强了气凝胶的强度。傅立叶变换红外光谱分析表明,GO与二氧化硅气凝胶之间仅存在物理结合,并未形成明显的化学键。通过氮吸附/解吸测量发现,GO/SiO_2气凝胶的比表面积和孔径可以通过调整GO的用量进行可控调节。实验结果显示,当GO含量为质量分数0.5%,1%和2%时,GO/SiO_2气凝胶的比表面积分别为895,1294和997 m~2/g,与未掺杂的SiO_2气凝胶(852 m~2/g)相比有所增加。由于GO的加入,GO/SiO_2气凝胶的密度(0.07 g/cm~3)略高于纯SiO_2气凝胶(0.06 g/cm~3),为其提供了更高的强度和承载能力。此外,GO/SiO_2气凝胶的导热系数为0.0176~0.0204 W/(m·K),低于纯SiO_2气凝胶(0.0221 W/(m·K))。该研究为SiO_2气凝胶在实际应用中的推广和应用提供了新思路。
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