纤维素气凝胶的制备与应用研究进展

天然纤维素是一种自然界分布广、储量大的绿色材料.以纤维素为基体,采用冷冻干燥等技术制备的纤维素气凝胶不仅具有二氧化硅气凝胶的三维结构特征,同时还具有生物相容性、生物降解性、吸附性等优异特性.本文从纤维素气凝胶不同的原料及制备工艺出发,综述了纳米纤维素气凝胶、细菌纤维素气凝胶、再生纤维素气凝胶和纤维素衍生物气凝胶的特点、...     

生物基阻燃剂在纤维素基材料中的应用研究进展

纤维素基高分子材料应用广泛,但其具有易燃的特性,提升其阻燃性能非常重要。介绍了生物基高分子作为炭源应用于膨胀型阻燃剂体系中,综述了生物基高分子在棉织物、纸张、纤维素气凝胶等纤维素基高分子材料中的应用和研究现状,展望了生物基阻燃剂在纤维素基材料中的应用前景。     

植物纤维素基碳气凝胶的制备及应用研究进展

植物纤维素基碳气凝胶具有低密度、可生物降解、优异的吸附性能和电化学性能稳定等特点。本文围绕其原料来源、制备工艺及其在环境治理和能量储存与转化方面的应用,分析了植物纤维素基碳气凝胶的性能及研究进展。详细叙述了以棉花、木材、竹纤维等为原料的植物纤维素基碳气凝胶的制备方法,如：溶胶-凝胶法、水热炭化法、直接炭化法等。分析了制备过程中干燥方法、溶剂的选择及置换、复合改性等影响因素,并介绍了碳气凝胶在空气净化、油水分离、有毒化合物、重金属离子的去除等环境治理及能量转化与储存方面的。     

生物质基碳气凝胶的研究进展

碳气凝胶是一种新型的纳米多孔碳材料,具有孔隙率高、比表面积大、导电性能优良、耐高温等优点,在催化剂载体、电容器及吸附材料等领域具有广阔的应用前景。与传统的碳气凝胶相比,生物质基碳气凝胶具有前驱体环保可再生的优势,可为生物质高值化、功能化利用提供新思路。本文在简单介绍生物质基碳气凝胶制备过程（包括溶胶-凝胶化、干燥、炭化）的基础上,重点介绍了3类来自不同生物质前驱体（植物纤维素、细菌纤维素和具有三维多孔结构的植物本身）碳气凝胶的制备方法,并对碳气凝胶及其复合材料在催化剂载体、吸附材料、超级电容器、锂离子电池方面的应用进行了综述,最后对生物质基碳气凝胶的研究方向和发展前景进行总结和展望。     

纤维素基凝胶材料在储能领域的研究进展

从纤维素的结构入手,综述了纤维素基凝胶材料特有的层级结构、双亲性、环保等特点.重点阐述了纤维素基凝胶材料在电池及超级电容器领域的研究现状,分析了两种用于电池电极的凝胶材料,其中以纤维素为骨架的凝胶材料廉价、机械性能佳,碳气凝胶材料则在导电性、能量密度等方面表现优异.基于纤维素及其衍生物制得的凝胶聚合物电解质及粘结剂具有...     

纤维素基碳气凝胶研究进展

介绍了纤维素碳气凝胶原材料的主要来源及各原材料的特点,重点举例阐述可直接利用型纤维素制备纤维素基碳气凝胶材料的不同工艺方法,综合分析了纤维素基碳气凝胶作为多功能材料的一些前沿的应用研究。总结了该领域存在的挑战并展望了纤维素基碳气凝胶的发展前景。     

纤维素复合气凝胶制备技术及其在生物医药领域的研究进展

新生代的纤维素气凝胶材料兼具传统气凝胶的优良特性及自身优良生物相容性和可降解性,在生物医药等领域应用前景广阔。本研究简述了纤维素气凝胶的制备过程,综述了直接添加/生成法、构建客体法和直接包覆法三种常见的纤维素复合气凝胶制备技术,列举了纤维素气凝胶在药物运载系统、组织工程等生物医药领域的应用,最后对纤维素气凝胶材料的发展前景和研究方向进行了展望。     

纳米纤维素纤维凝胶特性及其应用

纳米纤维素纤维在水溶液中可以通过物理缠绕以及氢键结合的方式形成具有稳定三维网络结构的水凝胶。纳米纤维素水凝胶具有无毒性及良好的生物相容性,在生命科学领域应用前景广阔。而纳米纤维素气凝胶保持凝胶的三维网络结构,其高比表面积、低密度及优异的隔热性能等在建筑、能源电子器件、油水分离等领域也同样有着巨大的应用潜力。本文从纳米纤维素基本特性、纳米纤维素水凝胶、纳米纤维气凝胶研究及应用情况进行了介绍,并分别对纳米纤维素水凝胶与气凝胶的优异性能及应用进展进行了总结。     

碱脲体系中纤维素基气凝胶的制备

利用环保的碱脲体系溶解棉短绒,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过溶胶-凝胶法、冷冻干燥制备纤维素基气凝胶。采用红外光谱表征气凝胶的化学结构,扫描电子显微镜观察气凝胶的内部微观结构,并考察其对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明:低温碱脲溶解体系中制备的纤维素基气凝胶内部呈薄片状交织堆叠结构,具有多孔性。将纤维素基气凝胶用于吸附30 mg/L亚甲基蓝溶液时,气凝胶对亚甲基蓝的平衡吸附容量可达63.3 mg/g。     

纤维素气凝胶材料的研究进展

气凝胶是一种具有纳米结构的多孔材料,其孔隙率高达90%以上,密度最低可至0.001 g/cm3,是目前世界上最轻的固体材料之一。它明显不同于孔洞结构在微米和毫米级的多孔材料,具有极大的比表面积。这种独特的结构赋予其许多优良的性能,在许多领域有着广泛的应用前景。纤维素气凝胶材料包括天然纤维素气凝胶、再生纤维素气凝胶和复合纤维素气凝胶,其具有多孔结构及良好的模板特性,在传感器、药物释放等方面具有潜在的应用前景。     

细菌纤维素基水凝胶的制备及传感器应用进展

概述了细菌纤维素和水凝胶两种材料的优势,综述了功能性细菌纤维素水凝胶的制备及其功能化方法,介绍了原位合成法、异位合成法中的浸渍法、溶解再生法的原理、优缺点及相关研究进展。基于细菌纤维素水凝胶具有优异的机械性能、生物相容性、可降解性和可修饰性等诸多特性,总结了细菌纤维素基水凝胶在传感器领域的最新进展,包括应变传感器、pH传感器和热传感器、电响应传感器、湿度传感器。最后对细菌纤维素基水凝胶的发展前景进行了展望。     

纳米纤维素基阻燃材料的制备及其应用进展

近年来,随着人们环保意识的不断提高,生物基材料受到了越来越多的关注。纳米纤维素作为一种新兴的生物基纳米材料,具有优良的机械性能、表面化学可修饰性等特性,在很多应用领域都有着较大的潜力。然而纳米纤维素是一种高度易燃的材料,这在很大程度上限制了它们的应用,因此构建阻燃型纳米纤维素材料对拓展其应用有着重要帮助。 本文主要介绍了常见的构建阻燃型纳米纤维素材料的方法,包括本征阻燃纳米纤维素材料的制备和添加型纳米纤维素基阻燃材料的制备。并重点对阻燃型纳米纤维素材料的几种主要类型（包括膜、气凝胶、长丝等）及其应用进行了总结,并对纳米纤维素阻燃改性等方面的未来发展方向进行了展望。     

纳米纤维素复合相变储能气凝胶制备进展

超轻质材料气凝胶具有超低密度、高比表面积等性能,是高分子材料领域的研究热点之一.综述了纤维素气凝胶的制备、纤维素复合相变储能材料的制备等.纳米纤维素特殊的物性及其模板效应,以纳米纤维素为软模板,自组装制备纳米纤维素复合相变储能气凝胶.探讨了纳米纤维素复合相变储能气凝胶的应用趋势.     

纤维素气凝胶的制备及应用

纤维素气凝胶被称为"第三代气凝胶材料",具有可再生性、生物降解性、高孔隙率、高比表面积、低密度以及3D互连的多孔网络结构的特点,可应用于吸附与分离材料、隔热材料、生物医学材料以及许多其他领域。基于纤维素气凝胶优异的性能,可进一步拓宽其应用,将纤维素气凝胶作为改性剂或功能添加剂应用于塑料改性,使塑料制品具有弹性、低膨胀性和更好的力学性能。对纤维素气凝胶的分类进行介绍,论述了相关的制备方案,对比了超临界干燥、冷冻干燥和常压干燥等干燥特点,探究了纤维素气凝胶在吸附与分离、生物医学、保温隔热和塑性材料改性等方面的应用,并提出了未来可尝试的研究方向。     

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。     

细菌纤维素基炭气凝胶的制备及吸油性能

采用细菌纤维素为原料,经冷冻干燥制得细菌纤维素基气凝胶,通过高温炭化处理,制备出细菌纤维素基炭气凝胶。采用扫描电镜(SEM)、N_2吸附脱附曲线对产物的形貌、孔结构进行了分析。结论表明:气凝胶和炭气凝胶均具有良好的三维空间网状结构,孔径分布均匀,大多为连贯的致密中孔结构,结构骨架完整稳定,炭化后孔隙结构无明显塌陷。吸油实验表明:炭气凝胶对油类和有机溶剂有较高的吸附性能,吸附能力是自身重量的150~240倍,其中对液体石蜡的吸附性能最大,吸附倍率达到240倍。     

纳米纤维素基水凝胶的制备及其在传感器中的应用进展

随着国家“双碳”战略的提出，可持续、可再生的原材料正在受到广泛的关注。作为地球上分布广泛的天然资源，纳米纤维素具有可再生、可生物降解、较好的热稳定性等特性。纳米纤维素表面富含的羟基使其成为制备水凝胶的理想材料。重点介绍了几种热门的纳米纤维素基水凝胶的制备方法，及其在传感器中的应用。研究表明，目前纳米纤维素基水凝胶的制备已存在相对环境友好的生产方法，纳米纤维素基水凝胶的传感性能在力学性能、灵敏度、稳定性、回收率等方面表现出优于通过常规传统材料制备的传感器，在解决成本问题后具有广阔的使用前景。     

纤维素基超疏水材料的现状分析

近年来超疏水材料的应用领域越来越广泛,对超疏水材料的机械强度、耐磨性、透光度、重复利用性等性能方面的要求越来越高,原料的绿色环保性要求也日渐提高。生物质原料种类多、储量大,占据着可再生资源的主导地位。纤维素作为生物质原料的下游精细产品,具有绿色环保、储量大、应用灵活的优点。本文简单介绍了纤维素基超疏水材料的发展历程、特点及应用,重点分析了水热法、化学沉积法、原子转移自由基聚合和溶胶-凝胶法(纤维素/SiO₂超疏水材料和纤维素基气凝胶)等超疏水改性方法在制备纤维素基超疏水材料中的应用。最后对纤维素基超疏水材料的未来发展进行了展望。     

细菌纤维素-二氧化硅复合气凝胶纤维的制备及性能研究

气凝胶因为自身具备的高孔隙率、低密度、大的比表面积等特性使其具有很多优异的性能。但目前气凝胶因为其自身差的力学性能导致了其产品主要以粉末、块体、气凝胶毡形态存在,这限制了气凝胶的应用场景。为丰富气凝胶的形态并拓宽其应用场景,本工作尝试以偏硅酸钠为硅源,通过二次塑形后的原位溶胶凝胶法及冷冻干燥工艺制备细菌纤维素-二氧化硅复合气凝胶纤维。通过对线状细菌纤维素进行二次塑形提升细菌纤维素-二氧化硅复合气凝胶纤维的力学性能。通过调控偏硅酸钠的用量制备不同特性的细菌纤维素-二氧化硅复合气凝胶纤维。对样品进行了扫描电镜(SEM)、力学性能、比表面积分析测试(BET)、隔热性能。结果表明:制得的产品密度不超过0.28g·cm-3,抗拉强度最高可达4.5 MPa。当偏硅酸钠的用量为20 wt%时,产品具备最佳的隔热性能:热源温度为150℃时,样品表面比热源降低约45℃。     

纳米纤维素在柔性电子器件的应用进展

从纳米纤维素的物理化学性能出发概述了纤维素纳米基柔性材料在柔性电子领域的应用优势,重点介绍了纤维素纳米基柔性材料在电极、隔膜和电解质以及超级电容器等储能器件中的前沿研究,展示了材料复配、化学改性、工艺改进等对电子器件电化学性能和机械性能的改进;同时介绍了纤维素纳米基柔性材料在传感器中的最新应用,对应变、湿度和pH具有响应的弹性体、气凝胶和膜材料的开发,以及传感灵敏度、耐环境性和相容性等的改善。最后展望了纤维素纳米基柔性材料的发展前景并总结了当前面临的挑战,对柔性电子材料的研究工作具有一定参考价值。