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。     

金属有机骨架/石墨烯复合气凝胶微球的制备

为提高金属有机骨架材料ZIF-8(Zn(Hmim)2,Hmim=2-甲基咪唑)的性能及扩展其应用范围,以石墨烯气凝胶微球(rGOAM)为载体,将ZIF-8均匀负载于石墨烯片层上,制得ZIF-8/石墨烯复合气凝胶微球(ZIF/rGOAM).首先通过静电喷雾结合热/微波还原得到2种多孔、疏水的rGOAM,然后采用原位生长的...     

石墨烯/SiO2复合气凝胶微球的制备及其吸附性能研究

以硅溶胶为原料,通过W/O乳液法结合溶胶-凝胶过程制备SiO_2气凝胶微球。在硅溶胶中掺杂氧化石墨烯(GO),经过洗涤、溶剂替换、表面改性、真空干燥制备出掺杂量不同的氧化石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GOS-CAMs),最后经高温处理得到石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GS-CAMs)。经过堆密度、氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱等测试,选择GO掺杂量为0.4%(wt,质量分数,下同)的GS-CAMs,分别与石墨烯、SiO_2气凝胶微球进行对比,研究其在不同温度下对水溶液中不同浓度甲苯的吸附性能,并从吸附热力学、吸附动力学探讨其吸附机理。结果表明:掺杂量为0.4%的GO制备的GS-CAMs的综合性能最好,其松散堆密度为300kg/m~3,比表面积、平均孔径分别为328m~2/g、31.23nm;与纯SiO_2气凝胶微球相比,GS-CAMs的比表面积、孔径明显增加;GS-CAMs对不同温度下不同浓度甲苯水溶液的最大饱和吸附量为211mg/g,约为SiO_2气凝胶微球、石墨烯吸附量的1.2倍、1.6倍。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。     

Si02气凝胶微球的制备及表征

以正硅酸乙酯（TEOS）为先驱体制备硅溶胶,再以硅油为分散介质,在吐温80为乳化剂的油相与SiO2溶胶为水相的乳化体系中,应用雾化法和乳液成球技术制备微米级SiO2凝胶小球,然后,通过超临界CO2干燥技术制备微米级siO2气凝胶小球,用光学显微镜、SEM、红外光谱（FT—IR）及cBET技术对其表征,结果表明,微米及SiO2气凝胶小球表观粒径较为均匀,平均粒径约为30μm,密度为216kg／m2,平均孔径6．72nm,BET比表面积为802．35m2／g,孔体积为1．15cm3／g,是一种具有典型气凝胶结构的微粒状轻质纳米多孔材料。     

水玻璃制备SiO2气凝胶微球的研究

为拓展SiO2气凝胶的应用范围和效率,弥补SiO2气凝胶微球制备技术中的不足,以水玻璃为硅源采用液滴成球工艺在单一油相中制备了直径为毫米级别的SiO2气凝胶微球,并研究了微球原始粒径和干燥工艺对其线性收缩率的影响,结果表明微球收缩率随原始粒径的减小而降低,干燥工艺不同收缩率也有差异.经三甲基氯硅烷(TMCS)表面改性后再超临界干燥的样品收缩率最小,射线衍射(XRD)和孔隙度分析仪对其测试表明为无定型结构,所有孔径均＜80nm,平均孔径为5.5nm,比表面积为181m2/g.     

SiO2气凝胶微球的雾化制备及表征

研究硅溶胶的雾化方法和形成油包水的乳化体系,在乳化体系中加入凝胶剂制备SiO2湿凝胶微球。制得的湿凝胶微球在常温常压下老化3d后用过滤的方法分离湿凝胶微球和油相;用正己烷清洗微球表面的油和杂质,用乙醇除去湿凝胶微球内部的水;最后,用超临界CO2的方法干燥湿凝胶微球得到SiO2气凝胶微球。研究结果表明,该方法最大的优点是可以大规模化制备气凝胶微球,制得的气凝胶微球直径<50μm,大部分集中在15～35μm之间。SiO2气凝胶微球具有明显的介孔材料特征,孔径为10nm左右,比表面积高达846.14m2/g,堆积密度约为221kg/m3。     

无机气凝胶研究进展

综述了无机气凝胶的最新研究进展。分析了无机气凝胶的溶剂置换常压和和次临界干燥法制备以及硅烷基化处理常压干燥法制备,介绍了纤维增强气凝胶、多组分气凝胶和搀杂改性气凝胶。     

环糊精基石墨烯气凝胶的制备及其气体吸附性能研究

以氧化石墨烯(GO)为骨架,β-环糊精(β-CD)为交联剂,采用一步水热法成功制备了结构均匀的环糊精基石墨烯气凝胶(C-GAs)。采用比表面及孔径分析仪对样品的孔隙结构进行了表征,并进一步研究了其孔隙结构对二氧化碳(CO_2)、氢气(H_2)和甲烷(CH_4)气体的吸附性能的影响。结果显示,在β-CD∶GO的质量配合比为0.5∶1条件下,C-GAs拥有较高的比表面积537m~2/g和总孔容0.750m~3/g,显示了其极好的结构特性,在298℃,1.0Pa条件下,C-GAs对CO_2的吸附量达到44.73mg/g,对CH_4的吸附量达到6.82mg/g;在77℃,1.0Pa条件下,C-GAs对H_2的吸附量达到1.17mg/g,制备的C-GAs对CO_2具有较强的吸附能力以及良好的吸附选择性,且制备过程简单、绿色、安全。     

炭气凝胶微球的凝胶化机理

以间苯二酚和甲醛为原料,溴化十六烷三甲基铵为催化剂,通过反相悬浮聚合法成功制备了炭气凝胶微球.研究了反应体系的黏度、酸度、温度以及反应中间产物紫外光谱的变化情况,探讨该凝胶反应的作用机理.结果表明:凝胶反应是一个酚醛缩合过程,其反应历程可以分为线性缩聚、交联、胶粒生长和宏观凝胶化四个阶段.     

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。     

聚乙烯醇气凝胶研究进展

聚乙烯醇(PVA)及其复合材料以无毒、良好的溶解性和可生物降解等优点而备受关注,已广泛应用于航空航天、环境和建筑工程领域.PVA气凝胶将PVA的优势特点与气凝胶本身的比表面积大、高孔隙率、低密度、低热导率等优异性能有效地结合起来,具有广阔的应用前景.主要总结了近年来PVA气凝胶在阻燃、吸附等方面的改性研究及应用探索,分...     

石墨烯基导热薄膜的研究进展

随着现代技术的发展,散热和导热已成为制约芯片器件小型化和大功率制造业发展的关键问题之一。由于传统的金属导热材料存在密度大和易氧化等问题,近年来以石墨烯基材料为代表的非金属碳基材料逐渐成为国内外的研究热点。本文综述了近年国内外石墨烯导热薄膜的制备方法及最新研究成果,分析讨论了热处理工艺、晶粒尺寸、薄膜密度及杂质原子和缺陷等对石墨烯导热薄膜性能的影响和物理机理,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

分子印迹聚合物微球合成方法研究进展

对近年来发展起来的分子印迹聚合物微球(MIPMs)合成方法的研究进展进行了综述。重点介绍了表面分子印迹聚合物合成法、核-壳型分子印迹聚合物合成法、基于β-环糊精分子印迹聚合物的合成法3种新型MIPMs制备方法。阐述了常用的沉淀聚合法、种子溶胀聚合法、悬浮聚合法合成MIPMs的发展现状。最后对MIPMs的发展趋势提出了展望。     

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。      

Free-standing flexible graphene-based aerogel film with high energy density as an electrode for supercapacitors

Two-dimensional graphene film exhibits sluggish ion diffusivity while three-dimensional(3D)graphene aerogel has low packing density and poor mechanical flexibility.Consequently,there is an urgent need for graphenebased film with both mechanical robustness and high specific capacitance.Here,we present an easy and scalable strategy for fabricating a free-standing flexible graphene-based aerogel film electrode with a two-layered structure,in which the top layer is an interconnected macroporous reduced graphene oxide/carbon nanotube(RGO/CNT)aerogel,and the bottom layer is a flexible electrospun polyacrylonitrile(PAN)nanofiber membrane.The porous 3D structure of the aerogel provides fast transport of electrolyte ions and electrons,while the nanofiber membrane provides both strong support for the aerogel and mechanical flexibility.Polypyrrole(PPy)can be uniformly loaded on RGO/CNT/PAN(RCP)composite aerogel film to provide pseudocapacitance,and nitrogen-doped RGO/CNT/carbon nanofiber(NRCC)aerogel film can be obtained by further pyrolysis.The resultant RCP@PPy-0.05//NRCC based asymmetric supercapacitor can have a maximum voltage of 1.7 V and a maximum energy density of 60.6 W h kg^-1at 850.2 W kg^-1.This indicates that free-standing graphene-based aerogel film can be used in flexible supercapacitors.     

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...     

Preparation of carbon aerogel microspheres by a simple-injection emulsification method

Carbon aerogel microspheres were successfully prepared using a simple-injection emulsification method, employing sol–gel polycondensation of a resorcinol–formaldehyde solution containing sodium carbonate as a catalyst. This process was followed by solvent exchange using acetone, supercritical drying with carbon dioxide and carbonization in a nitrogen atmosphere. The effect of curing time before starting injection, injection rate and agitation rate of continuous phase on the particle size and the porous properties of the carbon aerogel microspheres was investigated. Adsorption of phenol by using the prepared carbon aerogel microspheres was also examined. The diameter of carbon aerogel microspheres was controlled in the range of 20–55 μm by varying injection rate and agitation rate. The mean diameter of carbon aerogel microspheres decreased with increasing the injection rate and the agitation rate, whereas their mean diameter was independent of the curing time. The BET surface area and total pore volume of carbon aerogel microspheres increased with increasing the curing time. In contrast, their BET surface area and total pore volume decreased with increasing the injection rate and the agitation rate. The BET surface area, total pore volume, mesopore volume and micropore volume of the carbon aerogel microspheres with a mean diameter of 45 μm were 903 m²/g, 0.60 cm³/g, 0.31 cm³/g and 0.27 cm³/g, respectively. The phenol-adsorption capacity of these carbon aerogel microspheres was 29.3 mg phenol/g adsorbent.     

淀粉多孔微球研究进展

作为一种天然的、环境友好的功能材料,淀粉多孔微球在生物医药方面的运用变得越来越广泛。本文在阅读一定量文献的基础上,对近年来淀粉多孔微球的研究进行综述,首先讨论了淀粉多孔微球的制备方法,其次论述了淀粉多孔微球的功能性运用,最后对淀粉多孔微球的未来研究进行了展望。