含碳纳米管和氧化石墨烯添加剂的碳泡沫复合材料的力学、热学、电学和催化性能增强研究

摘要整理

碳泡沫（CF）因其多功能性和广泛应用前景，已有多项研究通过在CF基体中引入各类添加剂来改善其结构和性能。然而，这些添加剂往往改善一种性能的同时会牺牲其他性能。本研究通过直接热解法协同引入多壁碳纳米管（MWCNTs）和氧化石墨烯（GO）作为添加剂，并采用不同的添加比例，以期在CF基体中同时实现多种优异性能。制备了7种不同类型的CF复合材料（包括纯CF），系统研究了其微观结构、力学、热学、电学和催化特性。结果表明，引入MWCNTs和GO后，CF样品的微观结构性能显著改善。随着纳米杂化物含量的增加，CF样品的力学、热学、电学和催化性能均显著提升。在2 wt.% MWCNTs-GO添加比例下，压缩强度和杨氏模量分别达到最优值19.3 MPa和57.4 MPa；热导率和电导率分别达到30.92 W/m·K和27.4×10³ S/m。以甲基橙（MO）染料为目标污染物进行催化降解活性测试，结果表明MWCNTs和GO含量增加的样品具有良好的脱色活性，且性能更稳定。4% CF/MWCNTs-GO复合材料在紫外光照射下60 min内对MO染料的脱色率达到76%。脱色效率随纳米复合材料用量增加而提高，随初始染料浓度降低而提高。

相关论文