硅藻土基复合材料在能源与环境领域的应用进展

相比于传统的纳米颗粒材料,无机有序多孔纳米材料具有大的比表面积、高的吸附容量和许多特殊性能,在吸附、分离、催化等领域得到广泛应用。硅藻土作为一种天然的矿物材料具有多级孔道结构,是一种优良的无机多孔材料。过去对硅藻土的开发与利用的方式较为粗犷,例如用于建筑材料、过滤填料等低附加值材料。近年来,由于硅藻土具有独特的纳米和微米形态天然多孔三维分层结构、高比表面积,以及良好的热稳定性和高性价比,其研究与利用逐渐成为微纳米技术领域的热点,在微纳米尺度引出一系列理论和技术问题,其研究成果也逐步应用到工业与民生领域。得益于自身天然多孔的三维分层结构,硅藻土具有较高的比表面积,因而有潜力成为储能器件的原材料。然而,硅藻土存在高电阻率等缺点,不利于能量转换和储存等应用。为此,研究者对硅藻土的优化开展了大量的工作。具体地说,一方面将具有电化学性质的材料负载于硅藻土表面,利用硅藻土表面的硅羟基与修饰材料进行价键匹配,使复合材料具有较高的导电特性;同时,借助硅藻土高的比表面积及多孔结构,可大幅提高硅藻土基复合材料的电化学性能。另一方面,将硅藻土完全转化为另一种高导电性材料,以进一步提高复合材料的导电性能。硅藻土基复合材料在储能方面的应用已经引起广泛关注,并显示出巨大的潜力和发展空间。三维多孔材料在环境领域也具有广阔的应用空间。表面修饰可赋予硅藻土三维多孔材料优异的性能。例如,采用硅藻土表面硅羟基与纳米金属氧化物通过氢键进行结合,可显著改变纳米金属氧化物的表面价键排布,从而影响材料的性能。现阶段国内外针对硅藻土基复合材料在环境领域的应用已经开展了大量的研究工作。主要通过表面化学修饰的手段在硅藻土表面可控沉积功能材料实现功能性复合材料的构筑。这种复合材料保持着硅藻土的孔道结构,其较高的比表面积为功能材料提供了大量的活性位点,可显著提升硅藻土复合材料的性能。硅藻土基复合纳米材料是近年来出现的一个新的研究领域,它在超级电容器储能、锂电池、重金属污染物吸附、降解、催化合成等诸多领域得到了研究及应用。根据近年来国内外在硅藻土材料方面的研究现状,本文介绍了使用硅藻基复合材料在能源及环境领域应用的新进展。     

硅藻土基相变储能调湿材料的应用研究进展

硅藻土是一种无机多孔矿物材料,具有良好的吸附特性,可作为载体用于相变材料的封装、调湿材料及调温调湿材料。综述了硅藻土的改性方法、相变材料的选用、复合材料的制备工艺、热湿性能指标及应用情况,相变调湿材料的研究改变了相变调温材料或调湿材料的单一功能,为研制节能环保建筑材料提供了新思路,对节约能源、改善室内环境舒适性具有重要意义。     

多孔矿物载体对纳米TiO2复合材料光催化脱色性能的影响

以多孔矿物沸石、硅藻土、高岭石和坡缕石为载体,采用TiCl4水解法制备了纳米TiO2/多孔矿物复合光催化材料。采用XRD分析了材料的成分和结构,采用甲基橙染料废水评价并对比了材料的光催化性能。研究表明,复合材料中纳米TiO2均为锐钛矿结构,且矿物载体结构未被破坏。由于沸石、硅藻土和坡缕石具有很好的吸附性能,制备的材料在光照初期即对甲基橙染料废水表现出很好的脱色效果。高岭石由于吸附性能相对较弱,导致材料对甲基橙染料废水的脱色效果不佳。     

中国科学院炭材料重点实验室简介

中国科学院炭材料重点实验室的研究定位是从事高性能和多功能炭材料的应用基础研究；主要研究方向包括高性能炭纤维、极端环境下的炭基复合材料功能／结构一体化设计及其制备、炭质多孔功能材料、高性能无机光学膜制备技术、纳米碳管的合成和可控组装、纳米SiC和Si3N4的形貌控制合成等。     

硅藻土基定形相变复合材料的制备与热性能研究

以硅藻土为基材,在高温条件下物理吸附相变材料A,再经冷却、粉碎及真空干燥后制得硅藻土基定形相变复合材料,并对制得的硅藻土基定形相变复合材料的结构形貌、化学组成、热性能、粒径变化进行了测试。研究结果表明,相变材料A被成功吸附至硅藻土孔隙中,且没有发生其他化学变化,硅藻土基定形相变复合材料的熔融温度为143.53℃,熔融焓55.26kJ/kg,储热效率为55.08%,硅藻土对相变材料A的实际吸附率为91.67%;原硅藻土的平均粒径为1316nm,硅藻土基定形相变复合材料的平均粒径为971nm,具有良好的定形效果,在加热至相变材料熔融温度以上仍未发生渗漏。     

超临界CO_2诱导相分离法工艺条件对左旋聚乳酸多孔支架孔形貌和结构的优化调控

采用超临界CO_2诱导相分离法制备了左旋聚乳酸多孔支架材料,研究了原料的分子量、超临界CO_2的压力和温度对制备多孔材料的孔结构如孔隙率、大孔孔径及内连通孔径的影响和优化调控。与传统方法所制得的材料相比较,制备的多孔材料杂质少,分布均匀,孔洞表面粗糙,而且在大孔之间布满了直径为5~20μm的微孔。同时通过SEM、FT-IR以及DSC对优化条件制备的产品表面及截面结构、形貌及理化性质进行了系统分析研究。结果表明,制备的支架材料的孔结构和形貌可以通过对左旋聚乳酸原料的分子量、处理样品的压力和温度等工艺参数优化选择来对产品结构进行优化调控而适合不同生物及医学应用需要。     

多孔碳纳米材料的分类、制备及应用

多孔碳纳米材料的孔径可以在微孔、介孔和大孔很宽的范围内进行调控,并且在一种碳材料中可以同时含有多级孔结构;依赖于合成途径,多孔碳的孔道可以有序或无序;形貌也具有多样性,可以是膜、球、纤维、短棒、单晶和体材料等多种形貌。多孔碳材料独特的结构和性质,使之在气体和液体的分离、水处理、空气净化、生物和能源等诸多领域都具有广泛的应用前景。本文主要介绍了多孔碳纳米材料的分类,重点阐述了多孔碳纳米材料的制备方法,并对其应用进行了展望。     

电气石对硅藻土基多孔陶瓷结构和性能的影响

采用固相烧结法，在硅藻土基多孔陶瓷的配料里添加不同量的超细电气石粉，制备了一种新型环境材料-硅藻土基多孔功能陶瓷。并通过扫描电镜、压汞仪、负离子数检测仪等手段对材料进行了表征。着重考察了电气石含量对材料的微观结构、孔径分布、负离子释放量以及吸附和降解孔雀石绿能力等因素的影响。结果表明：当电气石含量为12％时，材料内孔径细小、均匀，板状颗粒上均匀分布着孔径大约20hm的硅藻土原始孔洞，颗粒之间为由固相烧结后颗粒堆积形成的较大的空隙，材料的最可几孔孔径、平均孔径、中值孔径及比表面积最高，依次为207．8、49．8、207．8nm、16．93m^2／g，材料的孔隙率随电气石含量的增加而下降；当电气石含量为20％时，材料的负离子释放量最高，达3163个／cm^3；材料对孔雀石绿的吸附和降解能力随电气石含量的增加而增加，当电气石含量为20％时，反应6h，412与618nm处吸收峰消失，基本达到了对溶液中孔雀石绿的完全吸附和降解。     

气相溶胶-凝胶法制备TiO_2-硅藻土复合光催化材料

以硅藻土和钛酸四丁酯(TBOT)为原料,氨气气氛中,利用TBOT在硅藻土表面及内部的原位水解-缩合反应制备TiO_2-硅藻土复合光催化材料;采用SEM、XRD、EDS、紫外分光光度计等对该复合材料的表面形貌、晶型、催化性能等进行表征;使用该复合材料对甲基橙进行催化降解。结果表明:TBOT在硅藻土表面及内部生成纳米TiO_2微粒,具有硅藻土的孔道结构和纳米TiO_2微球2级结构,具有光催化性能。     

胶原改性的生物活性玻璃／聚己内酯多孔骨修复材料的制备

结合粒子沥滤-溶剂挥发法,制备以胶原作为孔壁修饰体的生物活性玻璃（BG）／聚己内酯（PCL）多孔骨修复复合材料。用SEM、FTIR、XRD、等离子体原子发射光谱仪和pH计等对材料的多孔及孔壁形貌、矿化活性、矿化溶液中离子浓度、pH值变化等进行了分析,采用bE重法和称重法研究了胶原对多孔材料的孔隙率和吸水倍率的影响。结果...