Abstract
New carbon aerogels were prepared using Novolac sol as precursor. The elaboration process and the structural characterizations of these porous carbon materials are described in the present study. Series of monolithic carbon aerogels were prepared in 2-propanol by crosslinking Novolac with hexamethylene tetra amine catalyst via sol–gel polymerization in the solvent vapor-saturated atmosphere followed by pyrolysis. Low density materials (from 0.3 to 0.6 g/cm3) were obtained after pyrolysis. These newly carbon aerogels were characterized using mercury porosimetry, nitrogen adsorption and scanning electron microscopy. All prepared materials have shown a nanostructured solid network (specific surface areas between 554 and 635 m2/g) and all samples have pore volumes as large as 0.97 cm3/g. Influence of Novolac concentration in the initial sol on the carbon aerogel structure was investigated. A special attention was dedicated to the different microstructures and morphologies occurring after the elaboration process. In particular, changing solid network from colloidal to polymeric network was studied in terms of micro, meso and macro porosity. In parallel, mechanical properties were presented in terms of bulk modulus
چکیده
ایروژل های کربنی جدیدی با استفاده از سُل نوالاک به عنوان پیش ماده تهیه شد. در این مطالعه فرایند تولید و خصوصیات ساختاری این مواد کربنی متخلخل شرح داده شده است. مجموعه ای از ایروژل های کربنی مونولیتیک در 2-پروپانول با ایجاد پیوند عرضی در نوالاک با کاتالیزور هگزا متیلن تترا آمین از طریق پلیمریزاسیون سُل- ژل در محیط اشباع شده با بخار حلال و به دنبال آن پیرولیز تهیه شد. بعد از پیرولیز موادی با چگالی پایین (0.3 to 0.6 g/cm3) به دست آمد. خصوصیات این ایروژل های کربنی جدید با استفاده از تخلخل سنجی جیوه ای، جذب نیتروژن و میکروسکوپی الکترونی روبشی تعیین شد. تمام مواد تهیه شده یک شبکة جامد نانو ساختار (سطح ویژة بین 554 و m2/g 635) را نشان دادند و حجم منافذ تمام نمونه ها در حدود g/cm3 0.97 بود. اثر غلظت نوالاک در سُل اولیه روی ساختار ایروژل کربنی بررسی شد. ریزساختارها و مورفولوژی های مختلف ایجاد شده بعد از فرایند تولید مورد توجه قرار گرفت. بطور خاص، تغییر شبکة جامد از کلوئیدی به شبکة پلیمری از نظر تخلخل میکرو، مزو و ماکرو مورد بررسی قرار گرفت. خواص مکانیکی نیز از نظر مدول بالک بررسی شد.
1-مقدمه
مطالعات بسیاری با تمرکز بر مواد مشابه ایروژل ها به دلیل خواص منحصر به فرد آنها انجام شده است. از آنجا که این مواد با استفاده از فرایندهایی مانند پلیمریزاسیون سُل- ژل تهیه می شوند، ماهیت شیمیایی و ریز ساختار آنها قابل تنظیم است. به عنوان مثال، ترکیب شیمیایی آنها می تواند در محدودة معدنی تا آلی باشد درحالیکه بافت داخلی آنها می تواند دارای تخلخل در محدودة ماکرو تا میکرو باشد...