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。     

石墨烯基分子印迹气凝胶制备及吸附性能研究

以氧化石墨烯(GO)为分子骨架,负载纳米氧化铁(γ-Fe2O3)和TiO2赋予GO磁性和光催化性;利用苯并α 芘(BaP)为模板合成具有识别吸附降解BaP性能的石墨烯基分子印迹气凝胶(GMIA).通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDS)表征中间...     

石墨烯气凝胶的制备与吸附性能研究

以氧化石墨烯为前驱体,抗坏血酸为还原剂,通过冷冻干燥技术,制备出石墨烯气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附脱附曲线等对制备的石墨烯气凝胶进行了表征。将制备的石墨烯气凝胶用于吸附甲苯,表现出良好的吸附性能和循环使用性。     

石墨烯气凝胶的制备与吸附性能研究

以氧化石墨烯为前驱体,抗坏血酸为还原剂,通过冷冻干燥技术,制备出石墨烯气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附脱附曲线等对制备的石墨烯气凝胶进行了表征。将制备的石墨烯气凝胶用于吸附甲苯,表现出良好的吸附性能和循环使用性。     

常压干燥制备高弹性石墨烯气凝胶

通过溶胶-凝胶法和常压干燥结合制备高弹性GA。首先使用绿色还原剂VC使氧化石墨烯分散液水热凝胶化,通过调控还原过程利用冰晶成型和生长控制GA内部孔径大小以及无水乙醇梯度置换溶剂减小常压干燥过程中溶剂蒸发时毛细管力对GA的影响,防止其内部骨架坍塌导致体积过度收缩。然后通过SEM、Raman、XRD、XPS、BET、电子万能试验机等测试方法对GA进行表征分析和压缩性能测试。结果表明,常压干燥制备的GA具有低密度、高比表和多孔结构以及较强的压缩性能和循环性能。     

石墨烯气凝胶的制备与应用研究进展

石墨烯气凝胶(GA)是由二维石墨烯构建形成的、具有互联多孔网络结构的三维宏观体材料,在能量存储、环保、催化和抗电磁干扰等领域具有广阔的应用前景。GA的性能和结构因制备方法不同差异较大,综述了原位组装、模板法、化学交联和3D打印技术制备GA的特点和研究现状,总结了其在不同领域的应用前景。进一步提高GA的性能、实现GA材料的可控设计、降低制备成本、开发出易于大规模操作的制备方法仍是一个重要研究方向。     

石墨烯基气凝胶小球对染料的吸附性能研究

综合国内外相关领域的最新研究进展,对比不同材料的染料吸附性能,得出了石墨烯基气凝胶小球在吸附性能方面的优越性;总结了石墨烯基气凝胶小球对染料的吸附机理,发现其对染料的吸附是吸热、熵增的物理吸附过程,一般符合Langmuir吸附等温线模型和拟二级动力学模型。为提升其实际应用价值,探索对多种污染物的处理净化以及动态吸附是石墨烯基气凝胶小球的未来研究趋势。     

弹性石墨烯气凝胶的制备及对含油污水的吸附

采用冰模板和两步水热还原法通过常压干燥制备了石墨烯气凝胶(RGA).利用SEM观察RGA的微观形貌,利用XRD、XPS、FTIR和Raman光谱技术对氧化石墨烯(GO)的还原情况进行分析.用电子万能试验机对RGA进行压缩回弹实验.结果证明,RGA具有优异的压缩回弹性能(在50％应变下压缩回弹200次后RGA仍能迅速回弹至原始高度,且外形和高度没有明显变化).平衡模拟含油污水吸附性能测试表明,RGA经过270 min的吸附即可趋于吸附平衡,其对水中乳化油的平衡吸附量达到1466.325 mg/g,RGA对含油污水的吸附动力学模型符合准二级动力学模型;内扩散模型表明,RGA对含油污水的吸附分为RGA表面的大孔扩散、内部的中孔扩散和微孔扩散3个阶段;循环吸附结果表明,RGA对含油污水具有优异的循环吸附性能(循环吸附14次的吸附量均保持在1400～1450 mg/g);对实际污水的吸附结果表明,RGA对实际污水的去除率可以达到90％以上,并且可以循环使用.     

石墨烯基气凝胶的研究进展及应用综述

石墨烯气凝胶凭借其轻质、高导电、高孔隙率、可设计的微观结构、极高的吸附量和力学稳定性在近些年获得了极高的研究热情。基于此的应用也被逐步扩展,尤其是在吸附、电磁屏蔽、光热转换和柔性电子领域,本文对石墨烯气凝胶的制备方法、微观结构调整以及对应的应用领域进行了概括,介绍了近期关于石墨烯气凝胶合成与应用方面的文献,并简要谈论了其微观结构与性能之间的关系。     

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。     

Fabrication of super-elastic graphene aerogels by ambient pressure drying and application to adsorption of oils

Three-dimensional graphene-based aerogels have promising applications in oil adsorption and environmental restoration. However, current research of graphene-based aerogels is often hindered by high preparation cost, poor mechanical properties and low recycling efficiency. Here, superelastic graphene aerogel(SGA) was prepared through one-step freezing and twice hydrothermal reduction followed by drying under ambient pressure. The simple atmospheric drying provides a possibility for large-scale pr...     

二氧化硅气凝胶常压干燥工艺的研究进展

二氧化硅气凝胶因具有低密度、高比表面积、稳定的物理化学性质等特性在吸附分离、隔热保温等领域表现出巨大的应用潜力。但长耗时、高成本的制备工艺限制了它的发展,尤其是湿凝胶向气凝胶转变的干燥工艺。本文介绍了二氧化硅气凝胶在常压干燥的过程中面临的主要难点及解决方法,虽然常压干燥方法工艺简单、过程安全、对设备要求低且可连续制备,成为近年来的研究热点,但也存在制备周期长、体积收缩大、需要消耗大量有机溶剂和改性剂等不足。文中从凝胶基体增强与优化、降低毛细管力与减少不可逆收缩两种角度,介绍了二氧化硅气凝胶常压干燥的改进方法及其发展现状,分析归纳了不同改进方法的优缺点,总结了二氧化硅气凝胶常压干燥目前面临的技术挑战。并且,立足于目前二氧化硅气凝胶基体增强和表面改性技术发展的趋势,对今后二氧化硅气凝胶常压干燥过程中结构可控、成本降低以及产品多功能化的发展路线进行了展望。     

甘蔗渣纤维素基碳气凝胶的制备及吸附性能研究

通过对甘蔗渣进行碱/酸处理提取甘蔗渣纤维素,采用氢氧化钠/脲溶液将纤维素溶解,并通过在水中再生、冷冻干燥及在不同温度下碳化,制备具有优异疏水吸油性能的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶。采用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、BET法比表面积、水接触角（WCA）等测试方法对制备的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶进行分析表征,并进行不同油类和有机溶剂的吸附、解吸实验。结果表明,制备的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶拥有不规则的片-孔式网络状三维结构,具有轻质、高疏水、高比表面积等特性。高温碳化不仅可以改善碳气凝胶的轻质抗压性能、比表面积和孔径,还可以增强其疏水性及吸附性能。当碳化温度为800 ℃时,制备的CA-2-800表现出较好的轻质性（密度为33.4 mg/cm³）、高疏水性（水接触角为136°）和高比表面积（468.24 m²/g）。CA-2-800对柴油、汽油、泵油、正己烷、甲苯、三氯甲烷具有较好的吸附能力（20.2~66.3 g/g）。吸附动力学研究表明,CA-2-800在30 s内对汽油、柴油均能达到吸附平衡,且对三氯甲烷进行10次吸附-解吸循环吸附实验仍保留97%的吸附性能。     

负载途径对炭气凝胶载Pt催化剂性能的影响

选择孔隙率高、孔隙尺寸小、比表面积大、电导率高、孔径大小及分布可控的新型炭材料炭气凝胶(CAs)为载体,通过在成品CAs表面负载和在CAs制备过程中同步负载两种途径制备了CAs负载的Pt催化剂,利用XRD、TEM、ICP及电化学循环伏安测试等手段对比讨论了负载途径对CAs载Pt催化剂物化性能及甲醇氧化催化活性的影响。结果表明,同步负载虽然可以简化制备工艺,但所制得的催化剂样品中催化活性组分Pt颗粒大、团聚严重、分散性差、负载量低,而且有许多Pt颗粒被包裹在CAs内部,因而导致了催化剂的有效利用率和催化性能降低。相反,通过在成品CAs表面负载的方法可以制得Pt颗粒小、分散均匀、实际负载量接近理论设计的高性能催化剂。     

Polydimethylsiloxane-functionalized polyacrylonitrile nanofibrous aerogels for efficient oil absorption and oil/water separation

The effective removal of oils and organic solvents from water is of great importance for environmental protection. Three-dimensional nanofibrous aerogels (NFAs) with superabsorbent properties promise a huge potential applicability in oil spills and chemical leaks. However, the production of such NFAs through a facile and economical method is still a great challenge. Here, a very simple solution immersion process is presented to fabricate polydimethylsiloxane-functionalized polyacrylonitrile NFAs. The obtained NFAs exhibit a superior chemical stability, a high hydrophobicity and an excellent absorption capacity for various oils and organic solvents. More importantly, these NFAs show an outstanding reversible elasticity and could potentially be employed for continuously collecting oils and organic pollutants from water with the assistance of a pump. It is believed that the obtained absorbents could be promising candidate materials for oil and organic solvent spill cleanups under harsh conditions.     

Effect of supercritical drying conditions in ethanol on the structural and textural properties of silica aerogels

Research on the preparation and characterization of silica aerogels has focused mainly on transparency and monolithicity. In this paper, we address the effect of supercritical drying conditions in ethanol on the shrinkage and porous texture of aerogels. The variables studied included the initial amount of ethanol added to the reactor, initial pressure of N₂, heating rate and stabilization time above supercritical conditions. The starting material was an alcogel obtained by the sol–gel process in acidic media. All aerogels were amorphous. In general, skeletal density increased when the initial amount of ethanol added into the body of the autoclave was decreased and the volume fraction of porosity was above 91%. According to infrared spectra, skeletal SiO₂ network was independent of supercritical drying conditions. N₂ adsorption isotherms identify the macroporous character of aerogels, which was confirmed by SEM and TEM. Specific surface area significantly increased when the initial volume of ethanol added to the reactor was increased and the stabilization time above supercritical conditions decreased, whereas surface area decreased when autoclave pre-pressurization was increased.     

疏水亲油分离膜的润湿性研究进展

疏水亲油分离膜通过透过油相、截留水相而实现油水分离过程,它具有绿色、高效、易于工业放大等特点,在环境保护、水处理、有机液体分离与回收等领域具有广阔的应用前景,已成为膜科学与技术领域的研发热点。本文回顾了润湿方程的发展历史,介绍了表面润湿性和孔径的协同作用对膜分离过程的影响,讨论了疏水亲油分离膜的设计策略,包括在低表面能材料的表面构建粗糙或微纳米结构和使用低表面能材料对粗糙表面进行疏水改性。最后,对疏水亲油分离膜的发展趋势进行了展望,今后需进一步完善表面浸润理论,开发易于工业生产的制膜方法,探究疏水亲油分离膜对复杂油水混合物（如高黏度、多组分）的分离效果。     

三维超浸润多孔材料在油水分离中的研究进展

受自然界超浸润现象的启发,三维超浸润多孔材料因其具有独特的油水分离优势受到科研工作者的广泛关注。本文首先分析了三维超浸润多孔油水分离材料的表面浸润性基础模型,包括Young模型、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型;随后指出设计三维超浸润多孔材料的关键是调控材料的表面能和纳微结构,总结了三维超浸润多孔材料存在的独特优势,包括空隙率高、密度小、质地轻、比表面积大等特性;揭示了常见的三维超浸润多孔材料的油水分离原理,包括表面介质或基团对油滴/水滴的吸附效应以及不同亲疏性的选择效应。基于此,概括了不同种类三维超浸润多孔材料在油水分离领域中的研究进展,包括三维超浸润多孔海绵、三维超浸润多孔泡沫、三维超浸润多孔气凝胶,并针对不同类型三维超浸润多孔材料在油水分离过程中存在的独特优势和缺陷进行了总结,指出三维超浸润多孔材料在实际应用中存在的问题和挑战,并对研究出机械性能稳定、回弹性好、具备持久分离效果的三维超浸润多孔材料进行了展望。     

微孔膜法油水分离——表面性质及微观结构的研究进展

石油炼制和化工过程存在大量油水混合物体系,影响生产过程稳定性,也会造成环境污染,亟需高效低成本的油水分离技术。与气浮、离心、化学混凝等传统油水分离技术相比,微孔膜技术通过油或水的选择性渗透实现分离,具有操作简单、分离效率高、运行成本低等众多优点。然而,微孔膜处理油水混合物的分离效率和加工能力同时取决于膜材料的表面性质（表面浸润性能）和微孔结构（分离通道的尺寸效应）。本文首先基于表面润湿现象和尺寸筛分机制介绍了膜法油水分离的原理,然后从上述两个角度出发综述了近年来微孔膜法油水分离的相关研究进展,最后指出微孔膜法油水分离在迈向工业化应用的过程中还需解决的一些问题,并对未来膜材料表面性质和微孔结构的研究进行了展望。