酒糟纤维素碳气凝胶的制备及在超级电容器中的 应用

电极材料是决定超级电容器性能的主要因素,因此,合成具备特定形貌、组成以及性能优异的电极材料是构建高性能超级电容器的关键。从酒糟中提取植物纤维素,再通过冷冻干燥和热碳化处理,制备具有乱层石墨结构的纤维素碳气凝胶功能材料,并将其应用于超级电容器。研究结果表明,最优碳化温度700 ℃下制备的纤维素碳气凝胶作为电极材料,在浓度为6 mol/L的 KOH溶液和1 A/g的电流密度下,其比电容为183.5 F/g;而且该电极材料在20 A/g高电流密度下,仍保持90.0 F/g的比电容,展现出优异的倍率性能。交流阻抗拟合结果表明,CA-700组装的超级电容器界面传质电阻和扩散电阻分别为0.2829 Ω和5.7210 Ω;CA-700展现出较低的传质、扩散阻力和优异的电化学储能特性。     

钯掺杂碳气凝胶的制备及表征

采用溶胶-凝胶合成、离子交换、溶剂交换、CO2超临界干燥技术制备了2,4-二羟基苯甲酸钯-甲醛有机气凝胶,并经1050℃高温碳化处理得到其碳气凝胶,获得了最高理论密度为21%、最低理论密度为2%的气凝胶,发现随着溶液浓度的降低和酸性的增强,气凝胶的凝胶时间延长.采用热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱对样品进行了分析,观察了掺钯前后其断面形貌,掺钯后碳气凝胶中除具有碳的微晶外,还具有明显的晶体峰.     

碳/掺杂碳气凝胶及其研究进展

经溶胶-凝胶、超临界干燥和高温碳化过程制备的碳气凝胶及通过掺杂获得的掺杂碳气凝胶是一种新型的轻质纳米多孔材料,具有许多优异的性能和广阔的应用前景.介绍了溶胶-凝胶法的反应机理,综述了碳/掺杂碳气凝胶的制备方法、发展现状,指出了目前存在的问题并提出了新的可行的制备掺杂碳气凝胶的方法.     

生物质基碳气凝胶制备及应用研究

生物质材料成本低廉、碳源丰富,是碳气凝胶制备中最经济、环保和可持续性的原料。生物质基碳气凝胶展现出密度低、弹性高、比表面积大和导电性好等优异特性,有望广泛应用于电化学储能器件和吸附净化等领域。综述了生物质基碳气凝胶,如纤维素碳气凝胶、木质素基碳气凝胶、生物质衍生物基碳气凝胶以及碳气凝胶复合结构材料的制备工艺,总结了生物质基碳气凝胶在吸附和电化学等领域的应用研究。最后,分析了大规模制备结构均一和性能优良的生物质基碳气凝胶面临的机遇与挑战。     

碳气凝胶薄膜制备研究进展

简介了碳气凝胶材料的物理化学性质,阐述了碳气凝胶及其薄膜的潜在应用,综述了碳气凝胶薄膜的制备现状.联系结构特征,分析了影响碳气凝胶膜化制备的主要因素.对比无机气凝胶薄膜,提出了新的可能的制备方法.     

柔性气凝胶材料的制备及应用研究进展

气凝胶是一种纳米级多孔固体材料,具有高比表面积、极高的孔隙率、极低的密度、极低的热导率等优点,但也存在脆性高、柔韧性差的问题。近年来,具有良好压缩回弹特性和抗弯折性能的柔性气凝胶克服了传统气凝胶柔韧性差的缺点,受到研究人员的广泛关注。本文首先概括了柔性气凝胶的种类,根据气凝胶材料组成成分的不同,将其分为氧化硅柔性气凝胶、碳基柔性气凝胶、生物质柔性气凝胶和纤维质柔性气凝胶;然后,系统总结了柔性气凝胶常用的制备方法,如溶胶-凝胶、老化、干燥等工艺,对比分析了不同制备工艺生产的气凝胶在性能上的差异;此外,介绍了柔性气凝胶在环保、光学、生物医学、柔性电子传感器以及航空航天等领域的应用;最后对柔性气凝胶的发展做了总结和展望。     

有机气凝胶和碳气凝胶的研究与应用

有机气凝胶与碳气凝胶是国际上近年来相继研制成功的新型纳米多孔性材料。介绍了有机气凝胶与碳气凝胶的制备过程、基本性质及应用前景。     

纤维素气凝胶及纤维素-SiO2复合气凝胶的疏水改性

利用NaOH/Thiourea/H2O作为溶剂体系,采用低温冷冻,常温解冻的方法制备了纤维素水凝胶。通过对正硅酸乙酯(TEOS)水解-缩聚反应速率的控制,采用浸泡的方法获得了纤维素-SiO2复合水凝胶。使用冷冻干燥法分别得到了纤维素气凝胶和纤维素-SiO2复合气凝胶。经过冷等离子改性,以CCl4为等离子体,纤维素及其复合气凝胶由亲水型转变为疏水型,水接触角分别为102°,132°。SiO2的复合降低了纤维素气凝胶的亲水性,复合气凝胶的结构有利于疏水改性。本工作得到的疏水型纤维素气凝胶和复合气凝胶材料,为其在更多领域的应用提供了可能性。     

酚醛基碳气凝胶的常压制备及电化学应用

本研究利用线性酚醛树脂体系,以溶胶-凝胶法在常压条件下制得有机气凝胶,并进一步碳化制备出碳气凝胶.研究发现,该碳气凝胶经过KOH活化后,具有微/介/大孔的分级孔结构,且比表面高达2091.87 m2·g-1.对材料进行电化学性能研究发现,其在1 A·g-1电流密度下,比电容为282.3 F·g-1.在600 W·kg-...     

超级绝热材料SiO2气凝胶的制备及应用

介绍了超级绝热材料SiO2气凝胶的特殊纳米结构和超级绝热性能,对SiO2气凝胶新的制备方法和应用前景进行了综述,并指出SiO2气凝胶的未来研究重点和方向。     

Co-Mn掺杂碳气凝胶的制备与性能

为探究不同碳化温度对Co-Mn掺杂碳气凝胶（Co-Mn/CA）电催化析氢性能的影响,以资源丰富且可再生的木质纤维素为碳源、四水乙酸钴为钴源、四水乙酸锰为Mn源,通过水热法制备出Co-Mn/CA。研究发现,纤维素气凝胶碳化后表面形貌发生改变,由片层结构转变为多孔结构,使其活性位点数量增多,电催化析氢活性增加。通过XRD和N₂吸-脱附对其结构进行了表征处理分析,结果表明,经碳化处理后的CA产物以无定型碳为主,经900℃碳化处理后的CA（CA-900）比表面积和总孔隙体积均为最大,分别为958 m2g-1和0.33 cm3·g-1。电化学性能测试表明,Co-Mn/CA-900表现出最好的电催化析氢反应（HER）催化活性,在1 mol/L KOH电解液中、50 mA·cm-2的电流密度下,具有175 mV的过电势,经过10 h的计时电位测试,压降仅为7%,表现出较好的电催化析氢稳定性。      

氧化镍气凝胶的制备与表征研究

以聚丙烯酸作为模板,NiCl2·6H2O为前驱体,采用环氧化物法制得了镍基复合气凝胶,该气凝胶经过400℃处理后得到氧化镍气凝胶。通过场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和N2吸附对气凝胶的结构进行了表征,结果表明气凝胶是由大量纳米颗粒堆积而成的,其骨架是由大量含氧化镍的胶体颗粒组成的;N2吸附表明气凝胶具有较高的比表面积为192m2/g。X射线衍射(XRD)谱图表明,室温下合成的镍基复合气凝胶为无定形态,该样品经过400℃处理后气凝胶的晶型发生了变化,得到氧化镍气凝胶。     

植物纤维素基气凝胶吸油材料的制备及应用

近年来,随着世界经济的迅速发展,石油作为一种不可再生资源,为人类生存和社会发展提供能源、原料的同时,也产生大量含油废水,危害生态环境。为了解决石油带来的水污染问题,主要的油水分离技术有物理法、化学法和生物法。吸油技术作为一种操作简便、经济、高效的物理方法,既可实现油水分离,又可回收油资源。其中,开发低成本、可循环使用、环境友好的吸油材料日益受到关注。目前,根据材料形态不同,油水分离材料分为粉末/颗粒状一维材料、膜状二维材料和气凝胶三维材料。气凝胶因孔隙率高、比表面积大、弹性好、方便操作等优点,被逐渐应用于油水分离领域,通过简单的物理挤压既可回收吸收的油,又可使材料循环使用,显示出较高的经济效益和环境效益。与二氧化硅、石墨烯等其他气凝胶材料相比,植物纤维素基气凝胶因来源广、可再生、密度低、可生物降解等优点,成为现如今吸油材料研究领域的热点。此外,由植物纤维素和氧化石墨烯、海藻酸钠、壳聚糖等材料制备的复合气凝胶因具有高强度、阻燃性、抗压性等性质,可应用于各种严苛环境。本文综述了近年来植物纤维素基气凝胶在油水分离方面的研究进展,其中重点总结了材料的干燥方法（超临界干燥、常压干燥和冷冻干燥）、...     

不同硅源制备二氧化硅气凝胶的研究进展

硅源作为溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶前驱体的重要组成部分,对获得结构完整、性能优良的二氧化硅气凝胶以及构建满足不同应用需求的二氧化硅气凝胶至关重要。考察了制备二氧化硅气凝胶所用的单一硅源、复合硅源以及功能性硅源对气凝胶的形貌及物理性能的影响,并对3类不同硅源制备二氧化硅气凝胶进行了综述。     

柠檬酸交联纤维素气凝胶的制备及其网络结构的表征

以柠檬酸作为交联剂,在氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)的纤维素溶解体系中,通过溶剂置换、酯化交联反应和超临界干燥工艺制备了纤维素气凝胶。通过电子显微镜、傅里叶红外光谱分析仪、差示扫描量热仪以及密度、吸水率和力学性能测试对纤维素气凝胶的结构和性能进行了表征。结果表明:柠檬酸的改性或纤维素初始浓度的增大均能使纤维素气凝胶的网络结构变得更加紧密,改性获得的气凝胶网络结构能够获得更加稳定的化学交联点且具有更小的孔隙和更好的形变恢复能力;柠檬酸与纤维素结构单元的物质的量比为1∶1时纤维素气凝胶具有更好的热、力稳定性能;在25~120℃温度范围内反应温度越高交联反应程度越大。讨论了使用柠檬酸作为交联剂以及改变交联反应条件对纤维素气凝胶网络结构的影响。     

二氧化硅气凝胶的制备方法研究

二氧化硅气凝胶的制备主要经历溶胶-凝胶过程以及随后的超临界干燥过程.详细描述了这2个阶段的特点,并对不同干燥方法进行了比较.同时也对影响二氧化硅气凝胶结构和性质的因素进行了分析.     

气凝胶薄膜制备的研究进展

气凝胶薄膜作为一种具有独特特性的薄膜材料,在光学、热学、声学、微电子等领域受到广泛关注。概述了气凝胶薄膜的溶胶制备和溶胶镀膜制备工艺,对比了气凝胶溶胶的酸催化、碱催化和酸碱两步催化等制备方法;介绍了浸渍提拉法、旋转镀膜法等溶胶镀膜方法;综述了溶胶制备和镀膜等工艺条件对气凝胶薄膜结构和性能的影响及其研究进展,指出酸碱两步法和金属等杂化是提高气凝胶薄膜性能的有效途径;最后展望了气凝胶薄膜材料的发展和应用前景。     

添加过渡金属元素碳气凝胶的制备及性能

以间苯二酚(R)、甲醛(F)为原料,(R/F)摩尔比为1:2,通过掺杂一定量的硝酸铁或硝酸镍以改善碳气凝胶的结构与性能.用BET,XRD和SEM对碳气凝胶结构进行表征,结果显示样品同传统碳酸钠作为催化剂所得层状形貌结构有明显不同,样品中均含有球状颗粒,且掺杂硝酸铁的样品表面更粗糙,掺杂Ni2+所得碳气凝胶的比表面积高达441.8m2/g.电化学测试结果表明,掺杂Ni2+样品的比电容数值比掺杂Fe3+样品的和传统碳酸钠为催化剂所得碳气凝胶的来得更高,可达227.3F/g,其电化学性能较优.     

纤维素复合气凝胶的制备及保温隔热性能研究

利用化学交联和冷冻干燥技术制备了绿色环保的羧甲基纤维素钠(CMC)/明胶(GL)-戊二醛(GA)复合气凝胶(CL-A);研究不同比例的羧甲基纤维素钠(CMC)、明胶(GL)和不同含量的戊二醛(GA)对气凝胶微观结构、热稳定性、力学强度以及保温隔热等性能的影响。实验结果表明,羧甲基纤维素钠(CMC)与明胶(GL)比例为1:2且戊二醛(GA)添加量为15%时的复合气凝胶(C₁L₂-A₁₅)的压缩强度高达3.03 MPa,较纯羧甲基纤维素钠(CMC)气凝胶增长了7倍左右;热导率低至0.022 W/(m·k),保温效果较好;多孔的三维网络更加致密,改善了复合气凝胶的形貌结构;复合气凝胶的残炭量高达37%,一定程度上提高了热稳定性。     

氨基功能化纳米纤维素气凝胶的制备及性能

选用3-（2-氨基乙氨基）丙基甲基二甲氧基硅烷（AEAPMDS）对球形纤维素纳米纤维（CNF）湿凝胶进行化学修饰,探讨了改性反应条件对氨基纳米纤维素中N含量的影响,选用叔丁醇溶液为置换溶剂,采用冷冻干燥制备了一种新型的生物质气凝胶。对所制备的3-（2-氨基乙氨基）丙基甲基二甲氧基硅烷-纤维素纳米纤维（AEAPMDS-CNF）气凝胶的微观形貌、结构特征、力学强度及CO₂的吸附等性能进行表征和分析。结果表明：反应时间为10 h、反应温度为90℃、AEAPMDS溶液的质量分数为12wt%时,是AEAPMDS-CNF气凝胶的最佳制备方案。改性后的纤维素气凝胶具有三维网络孔结构、质轻（ρ ≤ 0.0573 g·cm^-3）、高孔隙率（ε>90%）等特点,其压缩强度为0.46 MPa,CO₂吸附量高达1.54 mmol·g^-1,表现出优异的CO₂吸附性能,具有很大的应用前景。