聚N－羟甲基丙烯酰胺－间苯二酚气凝胶合成与表征

报导了一种新型气凝胶的准备方法。Ｎ－羟甲基丙烯酰胺和间苯二酚混合溶液采用辐射引发聚合，经加热交联、溶剂交换和超临界干燥，形成有机气凝胶。ＮＭＲ、ＩＲ和Ｒａｍａｎ光谱证实交联是通过酚醛缩合方式进行的，经透射电镜与ＢＥＴ比表面积测定表明，此有机气凝胶具有一般气凝胶的微观结构。     

RF有机气凝胶的合成

有机气凝胶是一种８０年代末问世的新型纳米材料。本研究以间苯二酚和甲醛为原料,在碳酸钠催化作用下,经水相溶胶－凝胶聚合、溶剂转换和超临界二氧化碳干燥合成了透明、暗红色、无裂纹的块状ＲＦ有机气凝胶,所得气凝胶密度可低至０．０３２ｇ．ｃｍ＾－３。考察了溶胶－凝胶过程中的催化剂浓度、反应物总浓度及酸交联对气凝胶特性的影响。ＴＥＭ表征表明,所得气凝胶具有典型的纳米网络结构,固体相由直径约１０ｎｍ的粒子组成,孔直径小于１００ｎｍ。     

间苯三酚-乙醛有机气凝胶的结构分析

以碳酸钠为催化剂、水为溶剂,间苯三酚(P)-乙醛(A)为反应前驱体,经溶胶-凝胶、交联老化、二氧化碳超临界干燥制备出间苯三酚-乙醛有机气凝胶(PA)。对PA有机气凝胶前驱体反应机制和结构的研究发现,单体的凝胶范围主要集中在间苯三酚和碳酸钠催化剂(C)的物质的量之比为20～60,孔结构主要以介孔和大孔为主,介孔数目可达65%以上。     

交联烯丙基葡聚糖凝胶的合成及其性能

通过烯丙基葡聚糖与Ｎ，Ｎ－甲撑－双丙烯酰胺的悬浮聚合交联，制得了珠状交联烯丙基葡聚糖凝胶。考察了其化学、物理稳定性和层析分离等性能。     

单体和催化剂浓度对PA有机气凝胶结构的影响

以碳酸钠(C)为催化剂、乙醇为溶剂,间苯三酚(P)-乙醛(A)为反应前躯体,经溶胶-凝胶、交联老化、二氧化碳超临界干燥制备出间苯三酚-乙醛有机气凝胶(PA)。PA有机气凝胶的孔结构和密度可以通过改变反应物浓度和间苯三酚与催化剂的摩尔比(P/C)来进行调解。用P/C摩尔比为100、300、500制备一系列不同理论密度PA有机气凝胶。SEM和氮气吸附测试结果表明,单体和P/C的摩尔比主要影响PA有机气凝胶的比表面积、孔容和平均孔径,而对微孔影响不大。     

新型纳米甲酚-甲醛气凝胶的制备及表征

首次以混甲酚（J）和甲醛（F）为原料，在NaOH(C)催化作用下制备混甲酚甲酸气凝（JF），考察了制备条件与气凝胶性能的关系，并用TG，TEM，NMR，FT－IR，N2吸附表征了气凝胶结构，结果表明，JF气凝胶的密度随反应物浓度和催化剂含量的增加而增加，混;甲酚与甲酝酿落空－凝胶过程中形成的交联键是亚甲基醚键和亚甲基键，JF气凝胶是可孔约30nm，网络粒子直径约20nm，是典型的中孔材料，有机气凝热解可以得到炭气凝胶，在300－600度之间，JF气凝胶失重显著。     

基于硅溶胶形核剂的柔性二氧化硅气凝胶的研究

柔性二氧化硅气凝胶具有优异的柔韧性，解决了二氧化硅气凝胶易破碎、成形性差的问题，受到了广泛的关注。但是柔性二氧化硅气凝胶的骨架大多呈珍珠链状的脆弱连接，交联程度低，导致其力学性能较差。本工作在甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷双前驱体体系中引入硅溶胶，利用硅溶胶中纳米SiO₂粒子提高形核密度，细化二次粒子尺寸，同时利用其表面富含的-OH基团为两种前驱体的水解产物提供大量的缩合位点，提高气凝胶的交联程度。结果表明，与未加入硅溶胶的双前驱体气凝胶相比，加入硅溶胶的气凝胶二次粒子由光滑的球形颗粒转变为细小的不规则形貌颗粒，平均尺寸由3.80μm减小为0.36μm。同时细小颗粒间的连接更加紧密，避免了球形粒子间的“颈缩”式弱连接。制备的柔性二氧化硅气凝胶可承受的压缩量达80%,卸载后其形貌可以完全恢复，并且可以承受20次以上应变为60%的循环压缩及50次以上的有机污染物循环吸附，具有良好的循环压缩性能和循环吸附性能。柔性二氧化硅气凝胶显示出优异的疏水性(表面接触角高达162.4°)与有机污染物吸附性能(对正己烷的吸附量为9.57 g/g)。同时，本柔性二氧化硅气凝胶还具...     

炭气凝胶及其有机气凝胶前驱体的吸附性能

间苯二酚和糠醛的醇溶液在六次甲基四胺催化下经溶胶-凝胶过程合成醇凝胶,常压干燥后得到有机气凝胶,经炭化获得炭气凝胶.利用TEM和N2吸附表征了炭气凝胶及其有机气凝胶前驱体的结构,并通过有机蒸汽吸附实验研究了气凝胶的结构-吸附性能关系.实验结果表明：有机气凝胶和炭气凝胶对极性有机蒸汽的静态饱和吸附量高于对非极性有机蒸汽的静态饱和吸附量;提高热处理温度,有利于气凝胶对低浓度极性有机蒸汽和各种浓度非极性有机蒸汽的吸附,但不利于对高浓度极性有机蒸汽的吸附;随着有机蒸汽浓度的提高,气凝胶对极性有机蒸汽的吸附量明显增大,但对非极性有机蒸汽的吸附量影响不大,仅略微上升.此外,气凝胶的室温脱附率高达60 %～85 %.     

蜜胺-酚醛树脂-甲醛基有机气凝胶纳米孔在裂解过程中的稳定性研究

热固型酚醛树脂、蜜胺、间甲酚和甲醛水溶液在碳酸钠催化下,经溶液-溶胶-凝胶过程合成了有机水凝胶,有机水凝胶经溶剂置换和超临界干燥形成了有机气凝胶.研究了裂解条件、固形物浓度、蜜胺/酚醛树脂比和间甲酚/酚醛树脂比对有机气凝胶纳米孔在裂解过程中稳定性的影响.结果表明:在相同的反应物配比下,随裂解温度的升高和时间的延长,气凝胶纳米骨架烧结程度增加,炭气凝胶的中孔分布向小孔方向移动.在酚醛树脂浓度为7.5g/100mL时,有机气凝胶的纳米骨架稳定性好,耐烧结性能好.在蜜胺/酚醛树脂比大或间甲酚/酚醛树脂比小时,有机气凝胶的纳米骨架的稳定性和耐烧结性好.这是由于构成有机气凝胶中孔的纳米骨架稳定性与其连续性及分子间作用力有关.     

间苯二酚—甲醛有机气凝胶的结构控制研究

以间苯二酚－甲醛为原料，用溶胶－凝胶法和超临界干燥工艺制备了纳米多孔ＲＦ有机气凝胶，系统研究了原料配比，催经剂的使用，反应温度及溶剂用量等因素对ＲＦ气胶胶凝结时间和结构的影响，可以实现对该材料的结构进行纳米尺寸上的控制，从而为该材料的应用开发遵定了基础。     

小角X射线散射研究制备炭气凝胶过程中凝胶的微结构演化

酚醛树脂和羟甲基化蜜胺在碱性水溶液中在80℃水浴中反应5d经溶胶－凝胶过程形成了水凝胶。水凝胶经丙酮置换产生酮凝胶，而后经超临界二氧化碳干燥生成有机气凝胶。有机气凝胶在氮气氛中800℃下裂解3h形成了炭气凝胶。采用小角X－射线散射技术和散射理论对上述四种凝胶的微结构进行了分析。结果发现：水凝胶粒子是单分散的，被水溶胀并在0．15nm处有强的散射峰，表明具有纳米尺度的空间周期结构，这种结构是通过不稳态纳米尺度相变－旋节微相分离产生的。由丙酮置换产生的酮凝胶也是单分解的，被丙酮稍微溶胀并在0．15nm具有肩峰，表明水凝胶在溶剂置换过程中发生轻微团聚产生的大粒子在较小角处发生强烈的散射致使强峰演化成肩峰。有机气凝胶和炭气凝胶都是多分散的，在小角处没有散射峰，表明在超临界干燥过程中粒子的团聚继续发生惜驳分散性并掩盖了纳米尺度的空间周期结构致使散射峰消失。有机气凝胶中存在的扩散界面层在其裂解过程中消失，这可能是由于在裂解过程中扩散界面层向粒子迁移以降低界面能所致。从小角X－射线散射数据用Shull-Roess法得到的有机气凝胶和炭气凝胶的回转半径分布比较可知，在裂解过程中，粒子的团聚长大、质量损失和致密化共同作用的结果使得炭气凝胶的回转半径分布比较可知，在裂解过程中，粒子的团聚长大、质量损失和致密化共同作用的结果使得炭气凝胶的回转半径分布比有机气凝胶稍宽，最可几回转半径稍微减少。     

间苯二酚-甲醛碳气凝胶粉末的性能研究

间苯二酚-甲醛有机气凝胶粉末经过高温碳化处理得到其碳气凝胶粉末.利用全自动吸附仪进行了液氮温度下有机气凝胶粉末和碳气凝胶粉末的N2吸附孔结构表征,主要研究了有机气凝胶碳化前后孔径分布的变化.并采用透射电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对粉末进行分析,结果表明,经碳化后其比表面积有较大的提高(＞500m2/g),粉末粒径减小(＜100nm).     

亲水基团对有机和炭气凝胶孔结构的影响

热固型酚醛树脂、三聚氰胺、间甲酚和甲醛水溶液在碳酸钠催化下,通过溶液-溶胶-凝胶过程合成有机水凝胶,有机水凝胶经溶剂置换、超临界干燥和裂解形成了有机气凝胶和炭气凝胶.在固定酚醛树脂浓度、间甲酚/酚醛树脂、甲醛/三聚氰胺、碳酸钠/酚醛树脂比值,改变三聚氰胺/酚醛树脂比值的条件下,研究了亲水基团对有机气凝胶和炭气凝胶孔结构的影响.结果表明:亲水性的三聚氰胺可增加分子间作用力,有利于凝胶的稳定;但增加三聚氰胺会加大有机气凝胶裂解过程中的质量损失,不利于凝胶的稳定.二种因素协同作用决定着炭气凝胶的孔结构、孔容和比表面.     

气凝胶纳米材料的研究进展

气凝胶材料是一种具有低密度、高孔隙率、高比表面积、低折射率、低介电常数等特性的纳米多孔材料,在航空航天、石油化工、环境处理、建筑保温、能量储存与转化等领域具有广泛的应用价值。重点介绍了国内外二氧化硅基气凝胶和有机气凝胶的组成、结构、制备和性能方面所取得的突破性进展,其中二氧化硅基气凝胶主要从耐高温气凝胶、疏水气凝胶和低成本气凝胶3方面进行论述,有机气凝胶主要包括聚合物基有机气凝胶和生物质基有机气凝胶。综述了气凝胶材料在绝热和吸附领域的最新研究和应用,最后对气凝胶材料未来的发展方向进行了展望。     

气凝胶骨架结构的有机-无机交联度对其力学、热学性能的影响

硅系气凝胶是目前研究理论最为完善、合成技术最为成熟的气凝胶材料。本工作分别以四乙氧基硅烷(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、MTMS与二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)混合硅源、乙烯基甲基二甲氧基硅烷(VMDMS)为前驱体, 制备了不同种类的硅系气凝胶。所制得的硅系气凝胶具有较高的比表面积, 并呈现出纳米多孔的网络结构。本研究详细探讨了前驱体结构对气凝胶的力学及热学性能的影响。结果表明, 硅系气凝胶的骨架结构交联度越低, 弹性性能越好; 同时, 引入有机碳氢链会进一步提升气凝胶的弹性性能。所制备的硅系气凝胶兼具良好的保温隔热性能, 常温热导率在0.032~0.041 W/(m·K)范围内, 热重损失随着骨架结构内有机组分的增多而增大。这些优良的力学及热学性能使硅系气凝胶在保温隔热、储能等领域均具有广阔的应用前景。     

常压干燥法制备炭气凝胶

炭气凝胶是一种具有交联状结构的新型纳米多孔材料,它是用溶胶－凝胶法和超临界干燥工艺制成的有机气凝胶（RF）经炭化得到的。它具有比表面积大和电导率高等特性,可用作超级电容器和可充电电池理想的电极材料。通过优化传统制备炭气凝胶的工艺,成功地在常压条件下制备出了高RC比（间苯二酚为催化剂的摩尔比）的RF气凝胶和炭气凝胶。用扫描电子显微镜（SEM）、比表面积测试与孔径分布（BET）等方面对其微结构进行了研究。结果表明,常压干燥法制备的炭气凝胶具有纳米网络结构和大比表面积。用常压干燥代替了超临界干燥,大大降低了制备成本,扩展了其应用前景。     

间苯二酚-糠醛气凝胶的制备与表征

以氢氧化钠为催化剂和乙醇为溶剂合成间苯二酚-糠醛凝胶,经乙醇超临界干燥后得到有机气凝胶.间苯二酚与催化剂的摩尔比、间苯二酚与糠醛的摩尔比以及反应物总浓度等制备条件是影响有机气凝胶密度的主要因素.TEM和N2吸附法表明,有机气凝胶具有典型的三维纳米网络结构,网络颗粒约为10nm,平均孔径为7.8nm,其BET表面积和中孔体积分别为589 m2/g和1.106 cm3/g.     

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。     

气凝胶材料研究的新进展

论述了2002年以来气凝胶材料新的制备方法和新的应用领域，重点综述了气凝胶在能源材料、光学材料、磁性材料等新材料方面的潜在应用，指出用无机盐合成气凝胶材料是今后气凝胶材料制备的发展方向，用有机基团修饰气凝胶二次粒子可以明显提高气凝胶材料的机械强度，从而拓宽了气凝胶的应用范围。最后指出了有关气凝胶新材料研究目前存在的问题及今后有潜力的研究方向。     

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。