利用玉米秸秆纤维素制备碳气凝胶的研究

将玉米秸秆中的纤维素通过碱处理以及漂白处理的方法提取出来，再将玉米秸秆纤维素分散在水中，并通过超声以及冷冻干燥的方法制成玉米秸秆纤维素气凝胶，最后将气凝胶高温碳化制得玉米秸秆纤维素碳气凝胶。通过扫描电镜（SEM），红外光谱（FT-IR）,X射线衍射仪，水接触角（WCA）等对玉米纤维素气凝胶以及碳气凝胶进行表征测试，并使用不同油类以及有机溶剂进行玉米秸秆纤维素碳气凝胶的吸附、解吸实验。结果表明，制备的玉米秸秆纤维素碳气凝胶（CA-200）相较于同质量比的气凝胶（AE-200）具有更好的三维结构以及优良的疏水性能。制得的碳气凝胶其水接触角能达到135°，并且其对植物油、润滑油以及乙醇的吸附性能可达自身质量的80～140倍。相较于没有经过碳化的气凝胶AE-200的吸附性能提升了50倍左右。     

生物质基碳气凝胶的研究进展

碳气凝胶是一种新型的纳米多孔碳材料,具有孔隙率高、比表面积大、导电性能优良、耐高温等优点,在催化剂载体、电容器及吸附材料等领域具有广阔的应用前景。与传统的碳气凝胶相比,生物质基碳气凝胶具有前驱体环保可再生的优势,可为生物质高值化、功能化利用提供新思路。本文在简单介绍生物质基碳气凝胶制备过程（包括溶胶-凝胶化、干燥、炭化）的基础上,重点介绍了3类来自不同生物质前驱体（植物纤维素、细菌纤维素和具有三维多孔结构的植物本身）碳气凝胶的制备方法,并对碳气凝胶及其复合材料在催化剂载体、吸附材料、超级电容器、锂离子电池方面的应用进行了综述,最后对生物质基碳气凝胶的研究方向和发展前景进行总结和展望。     

热处理对粉煤灰酸渣基二氧化硅气凝胶结构和疏水性的影响

粉煤灰酸渣是粉煤灰经酸溶提铝后的副产品,主要化学成分为无定形二氧化硅,其资源化利用不仅解决了粉煤灰酸渣堆存带来的环境问题,还能获得附加值较高的二氧化硅气凝胶。以粉煤灰酸渣制备的水玻璃为原料,通过溶胶-凝胶—溶剂交换/表面改性—常压干燥工艺成功制备了低密度（0.083 g/cm³）、高比表面积（708 m²/g）、高疏水性（接触角为143°）的多孔二氧化硅气凝胶。通过热重-差热分析、红外光谱分析、接触角测试、扫描电镜分析、氮气吸附-脱附测试等手段对热处理前后二氧化硅气凝胶的结构和疏水性进行了表征。结果表明,随着热处理温度升高,二氧化硅气凝胶的比表面积增大、疏水性逐渐减弱直至消失。300 ℃热处理后,二氧化硅气凝胶仍具有较强的疏水性（接触角约为128°）,密度为0.080 g/cm³。当热处温度为400~600 ℃时,二氧化硅气凝胶仍具有中孔结构,由疏水性变为亲水性,密度从0.073 g/cm³增加到0.078 g/cm³。     

废纸纤维素/SiO2复合气凝胶的性能

对废纸纤维素进行处理，以甲基三甲氧基硅烷（MTMS）作为硅源，制备纤维素/SiO₂复合水凝胶，经过冷冻干燥得到性能良好的纤维素/SiO₂复合气凝胶。利用扫描电镜（SEM）、接触角测量仪及热重分析（TGA）等对制得的气凝胶进行了表征测试。结果显示材料由大孔、介孔、微孔组成，最低密度为0.107 g/cm³，具有较好的疏水性能，静态疏水接触角可达148.5°，力学性能良好，可实现50%范围内压缩后100%恢复，材料具备良好的吸附性能，吸附油污可达到本身质量的12.7倍，热稳定性提高。在处理有机废水，尤其是水体油污方面有着广阔的应用前景。     

纤维素气凝胶及其疏水改性研究进展

纤维素气凝胶具有的低密度(≥8 kg/m~3)、低热导率(0.0201~0.0295 W/m·K)、高孔隙率(≤99.5%)、高比表面积(100~605 m~2/g)等使其在隔热、吸附、催化、储能等领域应用广泛,是多功能、轻质、纳米多孔材料。纤维素表面存在大量的羟基,氢键和亲水性使纤维素气凝胶在吸附油污等应用受限。利用三甲基氯硅烷(TMCS)、十八烷基三氯硅烷(OTS)等进行纤维素气凝胶的疏水改性,拓展其应用范围。     

纳米纤维素复合相变储能气凝胶制备进展

超轻质材料气凝胶具有超低密度、高比表面积等性能,是高分子材料领域的研究热点之一.综述了纤维素气凝胶的制备、纤维素复合相变储能材料的制备等.纳米纤维素特殊的物性及其模板效应,以纳米纤维素为软模板,自组装制备纳米纤维素复合相变储能气凝胶.探讨了纳米纤维素复合相变储能气凝胶的应用趋势.     

石墨烯气凝胶复合材料制备及吸附性能的研究进展

石墨烯气凝胶(GA)拥有以石墨烯为主体的多孔互联三维海绵状网络结构。作为一种新兴的纳米多孔材料,因其具有高疏水性、高比表面积、高孔隙率以及良好的化学稳定性,在吸附领域具有巨大的应用前景。结合相关研究,重点介绍了石墨烯、纤维素/石墨烯、碳纳米管/石墨烯、氮掺杂/石墨烯、金属氧化物/石墨烯等几种体系的气凝胶材料的制备方法,并对其吸附性能的研究进展进行了阐述。     

疏水纤维素/SiO2复合气凝胶的制备和表征

以微晶纤维素和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法制备了4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶,并利用十八烷基三氯硅烷(OTS)对复合气凝胶进行疏水改性,利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其疏水改性产物进行表征分析。结果表明:4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶均为白色固体,密度范围43.6~50.7 mg/cm³;XRD、EDS和FT-IR分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅元素,疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅、氯元素;SEM分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其改性产物均呈现三维网状结构,改性产物的三维网状结构的孔隙变小。疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶的接触角测试结果表明,4种样品接触角均大于90°,达到疏水状态,且随着TEOS用量的增加,接触角逐渐增大(最大接触角144.5°),疏水性能提高。     

聚丙烯纤维基复合气凝胶的制备及其在吸油领域的应用

为开发具有高吸油率的吸油材料，以聚丙烯纤维、聚乙烯醇和甲基三乙氧基硅烷（MTEOS）为原料，通过冷冻干燥和气相化学沉积方法（CVD）制备了具有疏水性的聚丙烯纤维基复合气凝胶吸油材料，并对复合气凝胶的密度、孔隙率、形貌结构、接触角及原油的吸附量进行测试。结果表明：制备的复合气凝胶具有低密度（0.004～0.019 g/cm3）和高孔隙度（98.10%～99.55%）的特点。复合气凝胶呈现连续分布的三维网络结构，表现出良好的疏水亲油性，与水接触角最高可达136.1°，最佳吸油量达到86.2 g/g。聚丙烯纤维基气凝胶是一种具有潜力的高效吸油材料，为解决原油泄漏提供新思路。     

对苯二酚-甲醛有机气凝胶的结构测试及性能研究

首次用溶胶-凝胶法和CO2超临界干燥技术制备了对苯二酚-甲醛有机气凝胶,并经高温碳化处理得到其碳气凝胶,测得气凝胶的比表面积由碳化前的375.28 M2/G增大到碳化后的468.66 M2/G,碳气凝胶的孔径集中分布在15NM以内。观察到其表观形貌,以及碳气凝胶中存在微晶结构。研究了不同反应物配比对凝胶性能的影响,并发现碳气凝胶具有良好导电性。     

Preparation and characterization of magnetic carbon aerogel from pyrolysis of sodium carboxymethyl cellulose aerogel crosslinked by iron trichloride

Multifunctional carbon aerogel was prepared by pyrolysis of sodium carboxymethyl cellulose aerogel after sol–gel processing and freeze-drying. Ferric iron and D-(+)-gluconic acid-lactone were used as cross-linker and releasing agent, respectively. The as-prepared carbon aerogel was characterized by scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffractometry, thermogravimetric analysis, nitrogen adsorption measurements, vibrating sample magnetometry and water contact angle tests. The carbon aerogel had a high specific surface area of 742.34 m²/g and contained mostly mesopores. Its density was as low as 0.062 g/cm³. The carbon aerogel morphology has an uneven three-dimensional structure and presented a type-IV adsorption isotherm. Carbonization resulted in the destruction of the carboxymethyl cellulose crystalline structure, damage to the oxygen-containing functional groups and provided the carbon aerogel with good magnetic properties. The carbon aerogel displayed good hydrophobicity and flame retardance, which has potential application in adsorption, hydrophobic materials and fireproofing.     

A novel carbon aerogel prepared for adsorption of copper(II) ion in water

A novel carbon aerogel with network pore and surface group of hydroxyl was prepared from cellulose colloid, through sol-gel reaction, freeze-drying and carbonization. Surfactant like isooctyl alcohol ether phosphate was taken as structure inducer in sol-gel reaction, for construction of porous network in the prepared samples. Characteristic of a specific area about 725.12 m²/g and total pore volume about 0.64 cm³/g, the prepared cellulose-based carbon aerogel of CCA₂, has a maximum capacity about 55.25 mg/g for Cu²⁺ in neutral aqueous solution. Its adsorption equilibrium can be reached within 10 min in an aqueous solution of pH7.0 at 25?°C, while desorption of Cu²⁺ need about 1 h eluted by HCl or HNO₃ solution of 0.01 M. And regeneration of the carbon aerogel in adsorption of Cu²⁺ can be repeated for five times, remaining 96% adsorption capacity. It is also found in adsorption process the kinetics nicely follows pseudo-second-order rate expression, and the isotherm fits Langmuir model.     

钴基气凝胶的制备及微观结构研究

以氯化钴为前驱体,聚丙烯酸（PAA）为模板剂制得了钴基复合气凝胶,通过场发射扫描电镜（FESEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、N2吸脱附以及红外谱图（FTIR）分析对气凝胶的结构进行了表征,结果表明：钴基复合气凝胶是由大量纳米级的球状颗粒堆积而成的,具有典型的三维网络结构,其骨架是由大量非晶态的碳层包覆的氧化钴胶体颗粒所组成的;气凝胶具有较高的比表面积为177m2/g,孔径分布主要集中在4nm左右,为介孔材料。通过退火处理后,钴基复合气凝胶中的有机物被完全氧化、分解,制备出了Co3O4气凝胶,其微观结构较为致密,具有立方的多晶结构,比表面积为54m2/g,孔径分布主要集中在7nm左右。     

柠檬酸为模板剂制备氧化锌气凝胶

以氯化锌为原料,柠檬酸为模板剂制备了锌基复合气凝胶,通过场发射扫描电镜（FESEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、N2吸脱附以及红外谱图（FTIR）分析对气凝胶的结构进行了表征,结果表明：锌基复合气凝胶是由大量纳米级的球状颗粒堆积而成的,具有典型的三维网络结构,其骨架是由大量非晶态的碳层包覆的氧化锌胶体颗粒所组成的;气凝胶具有较高的比表面积为177m2/g,孔径分布主要集中在10-60nm左右,为介孔材料。     

偏氯乙烯共聚物/纳米水滑石复合材料及多孔炭的制备与表征

采用原位悬浮聚合和熔融加工制备了不同纳米水滑石含量的偏氯乙烯-丙烯酸甲酯(VDC-MA)共聚物/纳米水滑石复合材料,并通过高温炭化和模板消除得到多孔炭材料。采用电镜、X射线衍射、N₂吸脱附法表征了复合材料和多孔炭的结构。结果表明,纳米水滑石含量≤6.25%（质量）时,纳米水滑石基本以初级粒子均匀分散在VDC-MA共聚物基体中,并在炭化过程中转化为金属氧化物;金属氧化物可经酸洗去除,起到模板致孔作用;同时VDC-MA共聚物炭化过程形成大量微孔,因此得到的多孔炭具有微孔和中孔分布。当炭化温度较低时(600～700℃)相似文献   

炭化温度对活性炭孔结构及电化学性能的影响

以海南椰壳（HN）及石油焦（BS）为原料,在不同预处理炭化温度下制备出HN系列和BS系列炭化样品,使用TG和XRD检测考察炭化温度对炭化样品反应活性和结构的影响,使用KOH化学活化法制备HN系列和BS系列活性炭样品,所制样品用氮气吸附和脱附等温线计算出BET比表面积、DFT孔径分布及孔容,并且通过直流循环充放电和循环伏安方法表征研究系列样品的电化学性能。实验结果表明,随着炭化温度的升高,HN及BS系列活性炭样品的微孔含量均有明显增加。椰壳炭所制活性炭适合无机电解液体系,其最高比电容达317F／g;而石油焦所制活性炭适合有机电解液体系,其比电容可达162F／g。     

草酸改性甘蔗渣炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

以甘蔗渣（OB）为原料,先在空气氛围下高温炭化制得甘蔗渣炭（CB）,再经草酸改性制得草酸改性甘蔗渣炭（COB）,采用SEM、FT-IR和氮气吸附-脱附等温线对3种样品进行表征,并考察了OB、CB和COB对模拟废水中的Cr（Ⅵ）的吸附效果。结果显示：3种样品比表面积大小为COB>CB>OB,其中COB的比表面积为240.67 m²/g,总孔容为0.138 cm³/g,平均孔径为2.30 nm;CB以及COB较OB的孔隙结构更发达、含氧官能团种类及数量明显增加,吸附能力提高。吸附实验结果表明：对Cr（Ⅵ）的吸附量表现为COB>CB>OB,在pH值1、投加量0.6 g、吸附时间100 min、吸附温度25℃和Cr（Ⅵ）质量浓度50 mg/L条件下COB对Cr（Ⅵ）的去除率为99.1%。吸附热力学及动力学结果显示：Langmuir等温吸附模型能更好地反映吸附过程,吸附过程遵循准二级动力学模型,表明甘蔗渣炭对Cr（Ⅵ）的吸附主要为化学吸附的单分子层吸附。     

生物质碳气凝胶/MnO2复合电极对 Rb+、Cs+的电吸附行为

以柚子皮为主要原料,采用低温水热碳化-真空冷冻干燥-高温碳化相结合的方法,制备了生物质碳气凝胶（PCA）,并将其用于制备PCA单一和PCA@MnO2（MPCA）复合电吸附电极,利用SEM、XRD、FT-IR、BET及电化学工作站对电极材料的形貌、结构和电化学性质进行了表征,并考察了两种电极对Rb+、Cs+的电吸附行为。结果表明,自制PCA为三维多孔结构,利于吸附质扩散;电极比电容大,循环性能好。电极的组成对电吸附行为具有较大的影响,二氧化锰的加入改变了电极对离子的吸附选择性,MPCA［m（二氧化锰）∶m（PCA）=4∶1］复合电极对铷的吸附量明显优于铯,平衡吸附量分别可以达到85 μmol/g和64 μmol/g,优于PCA电极,且具有良好的循环再生性能。     

炭化工艺对酚醛树脂基碳分子筛性能的影响

以工业酚醛树脂为碳源,三嵌段聚合物F127为模板剂,制备碳分子筛。采用N_2吸附-脱附对制备的碳分子筛进行表征,研究炭化制备工艺对碳分子筛孔径分布的影响。结果表明,炭化温度、炭化时间和炭化升温速率对碳分子筛孔径分布影响较大。在炭化升温速率为1℃·min~(-1)、炭化温度800℃和炭化时间1 h条件下制备的碳分子筛孔径分布最为集中,BET比表面积716.59 m~2·g~(-1),单点总孔容0.557 75 cm~3·g~(-1),单点吸附微孔孔容0.301 81 cm~3·g~(-1)。