气凝胶用于环境净化的研究进展

气凝胶是一种具有超低密度、高孔隙率、高比表面积的三维网络结构材料,因其优异的物理特性在诸多领域均有广阔的应用前景。文章综述了气凝胶的制备方法以及各类气凝胶于环境净化领域的研究应用现状,分析了气凝胶材料发展中存在的问题,并展望了气凝胶材料在环境净化领域的未来发展方向。     

石墨烯气凝胶的制备与应用研究

石墨烯气凝胶,俗称“碳海绵”,在众多石墨烯宏观体结构中,因其具有大比表面积、低密度、高孔隙率、强吸附等特点,已经成为最具潜力的新型碳材料之一。石墨烯气凝胶体现了宏观尺度下石墨烯的优异性能,其由石墨烯纳米片经搭接、组装形成,具有连续的三维多孔网络结构。目前已开发出水热还原法、化学还原法、交联法、模板法、3D打印法等方法制备石墨烯气凝胶,并且在此基础上不断改进,得到了性能更为优异的石墨烯气凝胶,被广泛应用于超级电容器、锂硫电池、催化剂、吸附材料、传感器、保温材料等领域。     

超声辐射溶胶-凝胶法制备纳米In2O3气敏材料

以无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法与超声技术相结合的手段制备颗粒均匀的纳米氧化铟.运用XRD和TEM等分析手段对合成产品的结构、形貌等进行了表征,用静态配气法初步测试了合成材料的气敏性能.结果表明,溶胶-凝胶法与超声技术相结合是合成高性能纳米材料较有前途的一种方法,并且该法制备的纳米氧化铟材料有较好的气敏性能.     

用于染料吸附的甲基纤维素基气凝胶材料的制备及性能

针对印染废水的严重污染问题,选择刚果红(CR)和亚甲基蓝(MB)作为目标吸附物,开发了一种基于甲基纤维素(MC)和壳聚糖(CS)的复合气凝胶吸附材料(MC/CS)。考察了制备过程中MC/CS的成分配比、戊二醛浓度、交联温度及气凝胶密度等参数对甲基纤维素基气凝胶吸附材料的吸附能力和压缩强度的影响,并优化了其制备工艺。结果表明:当MC/CS质量配比为6∶4,戊二醛浓度5%,交联温度50℃时,所得气凝胶密度为10 mg/cm~3时,它对CR和MB具有优异的吸附能力,静态饱和吸附量分别达到518.12和237.86 mg/g,此时气凝胶的压缩强度达到1.57 kPa,使用后可保持形态结构完整。     

纤维素气凝胶的制备及其性质

本文论述了纤维素气凝胶的制备方法、性质和应用。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。     

纤维素基气凝胶在保温隔热领域中的研究进展

纤维素具有储量丰富、来源广、可再生、可降解、易于化学改性等显著优势。纤维素基气凝胶具有优异的力学性能和热学性能,在建筑、航空航天、石油化工等领域受到了广泛关注,有望成为替代传统气凝胶的理想选择。随着科技的快速发展,纤维素基气凝胶作为保温隔热材料的性能不断被优化,应用不断被拓展。本文简要介绍了纤维素基气凝胶的制备方法,综述了纤维素基气凝胶作为保温隔热材料在航空航天、石油化工和建筑等领域的最新研究及应用进展,提出了制备和改性纤维素基气凝胶亟待解决的问题。     

氮/硼掺杂碳@黏土气凝胶在染料吸附中的应用

碳气凝胶具有丰富的孔结构，被广泛用于环境治理领域。为了克服碳气凝胶制备过程中收缩率大、产率低及其自身力学性能差的问题，在利用无机蒙脱土和成碳前驱体纳米纤维素共混的基础上，加入三聚氰胺甲醛树脂和硼酸交联骨架，碳化后得到氮硼掺杂碳@黏土气凝胶。采用SEM、XPS等对复合碳@黏土气凝胶的结构与性能进行表征。结果表明：氮硼掺杂能够调控碳表面电荷分布，所制备的碳@黏土气凝胶在液相介质中具有优异的机械稳定性，且吸附性能优异，对孔雀石绿染料的最大吸附量可达1 021.4 mg/g。其吸附过程符合准二级动力学方程、Langmuir等温方程，并以单分子层吸附为主。实验中所制备的改性碳气凝胶材料在染料废水脱色处理等应用具有巨大潜力。     

基于自上而下法制备甘蔗纤维素气凝胶及其油水分离性能研究

本研究以甘蔗为原料,通过“自上而下”的方法制备了具有各向异性的甘蔗纤维素气凝胶。首先利用NaOH和H₂O₂原位脱除了甘蔗细胞壁中的木质素和半纤维素,随后使用TEMPO氧化法使原本聚集的纤维素部分分离,冷冻干燥后得到甘蔗纤维素气凝胶。通过万能材料试验机、比表面积及孔径分析仪和热重分析仪对甘蔗纤维素气凝胶进行表征。结果表明,甘蔗纤维素气凝胶最大应力可达0.28 MPa,比表面积高达22.4 m²/g,且表现出优异的热稳定性。采用甲基三甲氧基硅烷（MTMS）对甘蔗纤维素气凝胶进行疏水改性后,得到了超疏水性纤维素气凝胶,其水接触角高达147.17°,对玉米油的最大吸附量达15.86 g/g。     

SiO2气凝胶/聚酯-聚乙烯双组分纤维复合保暖材料的制备及其性能

为开发综合性能优异的复合保暖非织造材料,以聚酯-聚乙烯(PET-PE)双组分皮芯结构复合纤维为主体,通过热风工艺,采用自然沉降法使SiO₂气凝胶粉末粘附于复合纤维表面,制得SiO₂气凝胶/聚酯-聚乙烯纤维复合非织造材料。对复合非织造材料表面SiO₂气凝胶粉末质量分数、微观结构、保暖性能、压缩回弹性能、拉伸性能、透气性能进行测试与分析。结果表明:SiO₂气凝胶粉末与聚酯-聚乙烯复合纤维可有效结合,SiO₂气凝胶粉末的加入对纤维网具有一定的支撑作用,提升了复合非织造材料的压缩回弹性能、拉伸性能,同时因增加了纤维间静止空气的含量,使复合非织造材料的保暖性能得到提升。     

气凝胶纤维制备方法及应用研究

气凝胶具有密度低、孔隙率高和比表面积大等优点,可广泛应用于隔热、保温、水修复、空气净化和药物运输等领域。气凝胶通常以粉末或块体存在,关于气凝胶纤维状的研究还比较少,这主要是因为气凝胶纤维制备复杂,且机械性能差。因此,开发制备简单、力学性能优异的气凝胶纤维具有重要意义。文章对近些年国内外制备气凝胶纤维的工作进行了总结,阐述了气凝胶纤维四种主流制备方法的制备过程,还探讨了气凝胶纤维的相关应用,最后提出了相应的展望。