环氧化物共凝胶法合成稀土氧化物掺杂碳气凝胶的研究

基本信息
批准号:51762003
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:38.00
负责人:朱秀榕
学科分类:
依托单位:赣南师范大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:余意,余华军,李乐良,万军,陈珊,李晓芬
关键词:
碳气凝胶环氧化物稀土共凝胶法多孔材料
结项摘要

Compared with the simple stacking of rare-earth oxide (REO) nanoparticles, its physical and chemical properties can be efficiently enhanced by highly dispersing to the three dimension network structure of carbon aerogel. Traditional sol-gel method and ion exchange method are commonly used for preparing REO-doped carbon aerogels, which usually display three disadvantages: low amount of dopant, uneven distribution of dopant,and consumption of time and labor. Therefore, the REO-doped carbon aerogels with high dopant amount, good dispersion uniformity,and high specific surface area will be synthesized and investigated by epoxide-catalyzed co-gelation method. The RE chloride aqueous solution and epoxide will be used as catalysts to catalyze the organic RF solution and the RE chloride aqueous solution, respectively. The relationships between the preparation parameters and the physical and chemical properties of the REO-doped carbon aerogels will be established, while the structure-function relationships between the epoxide, the pH of the solution and the hydrolysis of RE ions, the nucleation and growth of the colloidal particles, the formation of the gel network will be analyzed. At the same time, intrinsic law of simultaneous gelling in two different systems will be explored, and the general synthesis method and sol-gel mechanism of the REO-doped carbon aerogels will be obtained. At last, their applications as lithium-ion battery materials will be studied. The research of REO-doped carbon aerogels derived by epoxide-catalyzed co-gelation method can provide technical reserve and theoretical basis for the research of other metal oxide doped carbon aerogels. With the support of the National Natural Science Foundation of China, lots of practical experiences have been accumulated during the research of RE oxide aerogels and carbon aerogels, which will ensure the successful completion of this project.

与稀土氧化物纳米颗粒的简单堆叠相比,将其均匀掺杂到碳气凝胶中,能有效提高其理化性能。制备稀土氧化物掺杂碳气凝胶的方法有传统溶胶-凝胶法和离子交换法,但两者都存在掺杂量低、分散不均匀和耗时耗力的问题。因此,申请人拟采用环氧化物共凝胶法,利用稀土氯化物水溶液的酸性去催化有机RF溶液凝胶,同时稀土氯化物水溶液又在环氧化物催化下凝胶,达到共凝胶,制备出掺杂量高、分散均匀性好、比表面积高的稀土氧化物掺杂碳气凝胶。建立制备技术参数与稀土氧化物掺杂碳气凝胶理化性能的对应关系,解析环氧化物和溶液PH值与稀土离子的水解、胶体颗粒的成核生长和凝胶网络的形成之间的构效关系,探索两种体系同步凝胶的内在规律,获得稀土氧化物掺杂碳气凝胶的制备方法和溶胶-凝胶机理,拓展其在锂离子电池领域的应用。申请人在国家自然科学基金(已结题)的资助下,在稀土氧化物气凝胶和碳气凝胶方面积累了丰富的实战经验,能确保本项目的顺利完成。

项目摘要

通过将稀土氧化物纳米颗粒均匀分散到碳气凝胶的网络结构中可获得稀土氧化物掺杂碳气凝胶。一方面能增加稀土氧化物纳米颗粒与其它反应物质的接触面积,提高其物理和化学性能;另一方面也能实现对碳气凝胶的微结构、导电性和催化性能的调控。稀土氧化物掺杂碳气凝胶的常用制备方法有:传统溶胶-凝胶法、注入法(浸渍法)和离子交换法,但都存在掺杂量低、分散不均匀和耗时耗力耗财等问题。因此,项目组成员采用环氧化物共凝胶法,以稀土元素M(=La、Y、Ce和Eu)的氯化物为研究对象,以去离子水为公共溶剂,制备出了掺杂量高、分散均匀性好、比表面积高的稀土氧化物掺杂碳气凝胶。研究了稀土氯化物的种类、反应前驱体的配比、反应温度、反应物的添加顺序、环氧化物的种类(环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧丙醇)和添加量、干燥方式等对稀土氧化物掺杂碳气凝胶理化性能的影响,揭示了环氧化物共凝胶法制备稀土氧化物掺杂碳气凝胶的溶胶-凝胶机理,为其它金属氧化物掺杂碳气凝胶提供了技术储备和理论支持。本项目的部分研究成果共发表论文10篇,其中9篇被SCIE收录,部分研究成果还在分析整理中。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

朱秀榕的其他基金

相似国自然基金

1

纳米多孔稀土基气凝胶的合成、凝胶化机理和功能化设计

批准号:51302040
批准年份:2013
负责人:朱秀榕
学科分类:E0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

溶胶—凝胶法合成稀土发光材料及其发光性质研究

批准号:59272083
批准年份:1992
负责人:刘行仁
学科分类:E0206
资助金额:5.50
项目类别:面上项目
3

低价态金属氧化物气凝胶的设计合成和性能研究

批准号:51402130
批准年份:2014
负责人:朱建军
学科分类:E0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于过渡金属氧化物/碳复合气凝胶构筑高性能锂硫电池

批准号:21905289
批准年份:2019
负责人:孔令龙
学科分类:B0502
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目