气凝胶吸油材料的研究进展

油类污染给水质带来了严重的破坏,其治理方式一直是国内外的研究热点。燃烧、微生物降解、吸附法等常被用在油类污染的治理中,其中吸附法在吸附油类时因成本低、效率高、易于回收处理,同时对环境没有负面影响,引起了研究者的广泛关注。对于传统的吸附材料,如木棉纤维、谷物秸秆等天然有机吸附剂吸油能力低、亲水性差;硅藻土和沸石等无机吸附剂表现出较差的可浮性和缓慢的动力学;吸油树脂、聚丙烯纤维等合成有机吸附剂是非生物降解的。因此,迫切需要开发具有优良的选择吸附性、高吸附能力、适当的可回收性的吸附剂。与传统的吸附材料相比,气凝胶用于油类污染物的吸附具有质量轻、吸附量大、高选择吸附性等优点,成为近年来的研究热点。具有吸油性能的气凝胶主要包括二氧化硅气凝胶、生物质气凝胶、碳气凝胶和石墨烯气凝胶。上述四种气凝胶吸油材料各有优缺点,二氧化硅气凝胶成本低,但其吸附量远低于其他类别的气凝胶。生物质气凝胶来源广、环境友好,但机械强度低、易碎。碳气凝胶具有化学惰性,不易被污染,但是设备和工艺复杂,且有些原料有毒。石墨烯气凝胶的吸附量最大,但是高成本限制了其大规模使用。研究人员通过不同材料间的复合、原料的选择和工艺的简化,推进了气凝胶在实际油污处理中的应用。本文总结了各类气凝胶在吸油方面的研究进展,介绍了气凝胶的改性制备过程和吸油性能研究,对比了有机/无机硅基气凝胶和石墨烯气凝胶对油类的吸附性能与吸附动力学,并对气凝胶吸油材料未来的发展方向进行了展望。     

有机-无机复合气凝胶的制备及其阻燃性能研究进展

以有机高分子材料为基体,复合无机填料制备的气凝胶复合材料具有超轻、绝热、阻燃等优异特性,可广泛应用在建筑节能保温、电子工业、航空航天等领域。本文报道了有机-无机气凝胶复合材料的制备工艺过程和方法,对比了现有气凝胶材料制备方法的优缺点,并综述了当前研究热点的几种常见气凝胶复合材料:聚乙烯醇类、纤维素类、海藻酸盐类、果胶类有机相复合无机组份气凝胶材料的研究进展。总结了气凝胶复合材料的未来发展方向:亟需在气凝胶材料的机械性能优化方面做出改进,还需提高气凝胶复合材料耐水性能,研究无机填料对不同基体气凝胶阻燃等性能的影响规律,拓展生物质可降解高分子基气凝胶复合材料的种类,实现气凝胶材料的工业化应用。      

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。     

纳米纤维素基气凝胶的制备及其吸附性能研究进展

在可持续发展已成为全球各国共识的今天,合理且高效地研发及利用可再生生物质能源成为国内外各大课题组研究的热点及方向。而纳米纤维素作为典型的生物质可再生材料,将其应用到环境治理领域成为再好不过的选择。同时,以纳米纤维素为基体制备的气凝胶作为第三代气凝胶材料,具有高孔隙率、高比表面积、低密度、低介电常数和较高的吸附性等性能,在染料吸附、油污吸附、重金属离子吸附、CO 2气体吸附等吸附领域有着广阔的应用前景。综述了纳米纤维素的制备方法、纳米纤维素基气凝胶的制备工艺及其在吸附领域的应用,探讨了纳米纤维素基气凝胶在研发中存在的问题,展望了纳米纤维素基气凝胶在吸附领域的未来发展方向。     

聚氨酯基气凝胶隔热材料研究进展

聚氨酯基气凝胶隔热材料是一类新型隔热材料。聚氨酯分子结构的可设计性和气凝胶独特纳米多孔三维网络结构的有机结合能使聚氨酯基气凝胶材料具有更好的隔热性能。本文介绍了聚氨酯气凝胶、聚脲气凝胶和聚氨酯增强无机物气凝胶材料的研究现状,重点介绍其在隔热性能方面的研究进展。     

纤维素基气凝胶材料及其应用研究进展

现代工业的快速发展,石油基聚合物过度消耗引发了非可再生资源短缺和环境污染双重危机,同时也激发人类利用天然高分子材料创造绿色新材料。纤维素作为地球上当今自然界中储量最大的天然高分子原材料,由于其极强的可再生性,广泛的应用,低廉的成本,良好的生物相容性和易降解性备受关注。与此同时,纤维素气凝胶作为继无机气凝胶及杂化聚合物气凝胶之后逐渐兴起的第三代气凝胶材料,在兼具传统气凝胶高比表面积、高孔隙率、低密度性质基础上融入纤维素材料可重复再生、易降解、相容性好等特性,同时还具备了良好的机械性能和延展性,在隔热、吸附、催化、电磁、生物医药等领域具有广泛的应用前景,成为了新材料研究的热点之一。从纤维素的溶解及纤维素基气凝胶材料的制备与改性入手,介绍了纤维素基气凝胶的性能提升及功能性开发最新研究结果,综述了纤维素基气凝胶材料在不同领域应用进展,并对纤维素基气凝胶材料的未来发展进行展望。     

纤维复合二氧化硅气凝胶材料的制备

二氧化硅气凝胶是一种轻质多孔结构材料,具有良好的绝热性能,但其存在机械性能较差的缺点。在溶胶-凝胶法制备气凝胶的过程中,通过对凝胶时间的调控,将高纯二氧化硅玻璃纤维复合于二氧化硅气凝胶中,然后分别采用常压干燥和超临界干燥两种方法制备了气凝胶块体样品。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)、压汞法(MIP)、场发射扫描电镜(FESEM)、热导率等实验手段对制得的样品进行表征和分析,并与纯二氧化硅气凝胶进行对照。结果表明,复合材料在保持较高比表面积、低密度和低热导率的同时,有效地改善了气凝胶的抗弯曲性能。     

增强改性SiO2气凝胶复合材料的研究进展

SiO₂气凝胶是一种含有纳米介孔结构的轻质固体材料，具有高孔隙率、高比表面积、低导热性、低介电性等特性，在隔热、吸附、吸声、发光、催化、电子等工业领域具有广阔的应用前景。但SiO₂气凝胶自身孔结构存在易碎、易坍塌等缺陷，导致应用受到较大限制。在保持SiO₂气凝胶良好特性的前提下，对其进行增强改性制备力学性能优良的SiO₂气凝胶复合材料是近年来的研究热点。本文报道了无机/有机纤维增强改性SiO₂气凝胶、有机聚合物增强改性SiO₂气凝胶及无机物掺杂增强改性SiO₂气凝胶等复合材料的主要制备工艺过程、材料综合性能表现及增强改性机制，探讨了增强改性SiO₂气凝胶复合材料研究进展及重点方向，以期为增强改性SiO₂气凝胶复合材料的研究和应用提供新的设计思路。      

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）、...     

纤维素基气凝胶功能材料的研究进展

纤维素气凝胶具有低密度、高比表面积及高孔隙率等特性,并且在增强力学性能、改善疏水吸油性能、提高耐热温度和生物抗菌等多种领域具有良好的发展潜力。介绍了纤维素气凝胶材料的制备流程,并着重综述了各种纤维素气凝胶材料及纤维素衍生物功能气凝胶材料的最新研究进展,最后对纤维素基气凝胶材料的未来发展进行了展望。     

磁性气凝胶的研究进展

磁性气凝胶以其优异的性能受到越来越多的关注。目前,磁性气凝胶主要采用先将磁功能化材料分散到溶胶中,经凝胶、老化、超临界干燥等工艺制得。磁功能化材料主要是指具有磁性的纳米材料,其中应用最多的是铁酸类,尤其以超顺磁性Fe_3O_4的使用最为广泛。而磁性气凝胶的结构和性能因磁功能化纳米材料、气凝胶基体的不同而变化。无机磁性气凝胶的基体主要是氧化硅、氧化钛等气凝胶,主要研究磁性颗粒与气凝胶基体的相互作用机理,以及对材料的结构、性能的影响。而有机磁性气凝胶基体主要是石墨烯、碳等柔性气凝胶,主要应用在催化、吸附、生物分离等领域,具有磁性分离,以及使用效率、重复性能优异等特点。综述了上述磁性气凝胶的研究进展,介绍了磁性气凝胶材料常用的制备方法、性能以及应用前景。     

基于纤维素及其衍生物的凝胶材料设计

凝胶(水凝胶与气凝胶)是一种具有多孔结构的三维材料,其在诸多领域具有广泛应用。纤维素的可降解性及生物相容性等特性使其在凝胶材料设计中备受关注,前景巨大。纤维素及其衍生物通常可通过溶解或在水溶液中均匀分散形成稳定的体系,再经适当交联制成水凝胶。纤维素气凝胶一般是由水凝胶经超临界干燥或冷冻干燥处理制得。系统总结了纤维素基水凝胶的制备方式及机制,分析了气凝胶不同的干燥制备方式对其形态结构的影响,并重点讨论了纤维素基凝胶材料在环境保护、生物医学、能源存储等领域的应用进展,最后指出了该领域研究存在的问题并进行了展望。     

气凝胶材料的研究进展

三维纳米网络结构的气凝胶材料具有许多独特的性能,在光学、热学、声学、微电子学、高功率激光等诸多领域具有广阔的应用前景,是目前材料科学研究领域的热点之一。主要从气凝胶的结构、制备机理、干燥工艺、改性以及应用等方面综述了气凝胶材料的研究进展,并展望了其今后的研究发展方向。     

石墨烯基气凝胶的制备及应用进展

石墨烯基气凝胶(GAs)不仅具有超高的比表面积和孔隙率、高导电性、高比热容、低密度，而且还有优异的力学性能、稳定的化学性质，在超级电容器、催化剂载体、吸波材料等方面有广阔的应用。针对石墨烯基气凝胶的制备方法(如模板法、自组装法、3D打印法、溶胶-凝胶法等),以及在环境净化、能源及催化等领域的应用和GAs的发展前景进行了综述。     

基于双硅氧烷先驱体制备的氧化硅基气凝胶研究进展

气凝胶材料具有高比表面积、高孔隙率、低密度、低热导率和高透过率等特性, 在隔热、隔声和光学等领域具有广泛的应用前景。但该类材料纤细骨架构成的多孔结构所呈现的高脆性是限制其应用的主要因素。本文依据硅氧烷先驱体含有不可水解基团数量的特征, 综述了采用全水解双先驱体、全/部分水解双先驱体和部分水解双先驱体等三类采用双硅氧烷先驱体制备气凝胶材料的研究现状, 分析了这三类气凝胶所呈现出的组织结构特征及其在力学、热学、光学和疏水性等方面的性能特点。通过对硅氧烷先驱体类型的选择和组合, 可以设计气凝胶材料的组织结构与性能, 为改善气凝胶材料的力学行为提出了新思路。     

聚酯纤维增韧二氧化硅气凝胶的制备及其性能

二氧化硅气凝胶作为一种轻质、多孔的新型纳米材料,由于其结构的独特性及优异的隔热性能,使其在高温隔热、吸附、催化等领域具有广阔的应用前景。对二氧化硅气凝胶的应用开发具有重要意义。以二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMTS)为混合硅源,甲醇和水为溶剂,在原有的高疏水性基础上进一步以聚酯纤维为增强相,通过溶胶-凝胶及常压干燥等步骤,实现了增韧SiO2气凝胶复合材料的制备。所得气凝胶平均孔径约为5～10μm;气凝胶的孔容约为5.52cm~3/g;最高抗压力在6 MPa左右;重复吸附次数可达30次以上,最佳吸附为6.5g/g;有望在吸附材料等领域得到应用。     

聚酰亚胺气凝胶的制备及结构与性能研究进展

气凝胶是一种具有三维纳米多孔网络的固体材料，其孔隙中分布着气态介质。气凝胶具有低密度、高孔隙率和低热导率的特点，广泛应用于航空航天、电子通讯、阻燃隔热、储能、吸附、催化及传感等领域。文中调研了近年来聚酰亚胺气凝胶的相关研究进展，讨论了聚酰亚胺气凝胶的制备、结构与功能的关系等，指出未来发展聚酰亚胺气凝胶可以从提高力学强度、降低热导率方面入手，为聚酰亚胺气凝胶在隔热等领域中的应用提供参考。     

疏水型气凝胶的制备及应用

气凝胶是一种多孔固体材料,具有高比表面积、高孔隙率、低密度、低热导率和高吸附性等特性,在隔热隔音材料、光学器件和超级电容器等方面具有广泛的应用前景。对气凝胶进行改性可进一步拓展气凝胶的应用性能。疏水改性是近年来气凝胶研究的一个热点方向,可赋予气凝胶对不同液体特殊的亲和性,疏水型气凝胶目前多用于吸附和隔热材料等。疏水改性主要方法有原位法、化学气相沉积法、表面后处理法和冷等离子改进技术等。主要针对气凝胶疏水改性方法及应用进行了介绍。     

二氧化硅气凝胶的生产及应用现状

二氧化硅(SiO2)气凝胶是一种防火隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料,具有低密度、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等优异性能,在管道保温隔热、隔热涂料、节能玻璃、管道防腐、吸附催化等领域具有广泛的应用前景.SiO2气凝胶的孔隙率高达80％～99.8％,孔洞的典型尺寸为1～100nm,比表面积为200～1 00...     

基于纳米材料的气凝胶制备及应用

气凝胶是一种三维多孔材料,具有孔隙率高、比表面积大、密度低等特性。以纳米材料构筑气凝胶可进一步调控孔隙结构、改善机械强度,同时还能赋予气凝胶高导电性、低热导率、高吸附性和隔音吸声等特性,在储能、保温隔热、吸附材料等领域有重要的应用。重点对近年以纳米颗粒、纳米纤维素、碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯等不同形态纳米材料构筑的气凝胶的制备、结构、性能和应用进行了综述,同时展望了气凝胶的发展前景与方向。