超临界干燥制备木材-SiO2气凝胶复合材料及其纳米结构

采用溶胶-凝胶法和超临界干燥技术制备了木材-SiO2气凝胶,应用XRD、SEM、TFM等方法对气凝胶样品和木材-SiO2气凝胶复合材料的结构和物理性能进行了表征。结果表明：所制备SiO2气凝胶是连续网络的非晶态纳米多孔固体,其基本粒子的平均直径17～9．6nm,SiO2气凝胶与木材有良好的结合并保持木材的空隙结构。     

基于树木天然生物结构的气凝胶型木材的理论分析

目前纳米技术在木材科学中的应用主要是木材-纳米复合材.在介绍气凝胶材料的性质及其应用的基础上,重点从树木天然生物结构出发,对木材细胞壁的微观构造、所含凝胶物质及木材的智能效应等进行分析,并将木材的结构和物理性质与气凝胶材料进行对比,提出了气凝胶型木材的概念.     

木材-纳米SiO2气凝胶复合材料结构的FTIR表征

在催化剂存在下,使正硅酸乙酯与乙醇-水溶液混合制备硅醇溶胶,迅速将其分别注入到西南桤木和紫椴木材中,令其在室温下反应100min左右得到木材-凝胶,然后采用超临界干燥技术制备木材-SiO2气凝胶。应用FTIR方法对上述溶胶-凝胶法木材-SiO2气凝胶复合材料的结构进行了表征,结果表明,复合材料的FTIR特征基本上是由木材与SiO2气凝胶谱图加合而产生的,没有得到木材与SiO2气凝胶产生化学结合的明确证据,但是观察到气凝胶中Si—OH结构信息(844cm-1);部分木材-SiO2气凝胶复合材料试样中1735cm-1吸收峰强度明显降低,说明不当的制备工艺条件有可能造成木材中半纤维素发生降解。     

气凝胶结构木材的形成

为了解决普通气凝胶在实际应用方面存在的一些缺陷,同时赋予木材新的功能,使木材功能性改良体现木材和纳米材料的双重优点,并强化气凝胶结构木材的智能效应和环境学特性,使用氢氧化钠溶液、氨水、双氧水、双氧水和水合肼相配合、双氧水和氨水相配合以及水分别对木材进行了改性处理,并对用水处理过的试材进行了爆破膨化处理.结果证明:对木材进行改性处理,可以达到减小其密度、增大体积、改变结构的目的,使木材试件向气凝胶型材料方向转变.     

气凝胶结构木材微观结构及化学性质

根据木材的天然生物结构,利用木材改性的方法对气凝胶型木材的制备进行了初步研究,以期在解决气凝胶在实际应用方面存在的一些缺陷的同时赋予木材新的功能,使木材功能性改良体现木材和纳米材料的双重优点.分别使用A,B两种溶液对木材进行改性处理,并通过CO2超临界流体干燥后,再使用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对处理试件进行表征.     

纳米TiO2与活性炭纤维复合材料降低室内污染物（I）—纳米TiO2气凝胶的制备

为了获得具有网络结构和纳米级粒子的TiO2光催化材料,使之负载到活性炭纤维（ACF）上,并在紫外光的作用下,达到有效降低室内空气中污染物的目的,以钛酸丁酯（Ti（OC4H9）4为原料,乙酸和乙酰丙酮为水解催化剂,利用Sol-Gel方法制备凝胶,并利用超临界流体干燥手段制备TiO2气凝胶。溶胶-凝胶反应溶液的配比为Ti（OR）4：EtOH：H2O：AcOR：ACACH=20：40：5：0.2：2（体积比,mL）,可在120min左右得到醇凝胶。将醇凝胶置于-21℃条件下陈化1-3d,然后在12h内自然升温至室温,24h内置于超临界流体中进行干燥,可以得到具有纳米结构的TiO2气凝胶。该气凝胶可用于制备ACF／TiO2复合材料。     

气凝胶结构木材的物理性质

以具备气凝胶型基本结构的南方轻木(Ochroma pyramidale)为试件,对其进行改性处理,经超临界流体干燥后测定其力、热、声学物理性能.结果表明:在力学性能方面,经过双氧水处理的轻木试件较经水处理的轻木试件更加接近普通气凝胶的性能.与对照相比,水处理和双氧水处理的木材在顺纹抗压强度方面分别下降了35.2%和23.7%;抗弯弹性摸量分别上升和下降了15.4%和9.5%;抗弯强度分别下降了15.2%和23.1%;端面硬度分别上升和下降了10.7%和44.7%;弦面硬度分别下降9.6%和71.3%.在热学性质方面,导温系数分别上升了21.3%和43.3%,导热系数分别上升18.8%和15.9%,比热容分别上升和下降了4.1%和12.1%.     

气凝胶应用研究进展

气凝胶是一类具有特殊化学性质的新型材料.在力、热、声、光诸多方面显示出独特性.因此,应用领域越来越广.本文综述了气凝胶在应用方面的研究进展.     

石墨烯气凝胶吸附污水中重金属离子研究的自然辩证法评述

随着经济的高速发展,工业生产中的废水不加处理或处理不当排放到水体中导致水体中重金属离子含量偏高的现象屡有发生。因重金属离子毒性极高,不能生物降解且容易在动植物体内积累,从而会导致严重危害。因此,研究一种高效吸附污水中重金属离子的吸附剂意义重大。水热自组装和热退火工艺制备的具有三维网状多孔结构的石墨烯气凝胶具有高孔隙率,对重金属离子有良好的吸附能力,是去除污水中重金属离子的理想材料。本文运用自然辩证法的指导方法和理论,对石墨烯气凝胶的研发与应用进行了评述,分析不同吸附材料的性能及发展前景,以期更加快速有效地进行科学研究。     

多孔气凝胶Co9S8的结构调控与光电催化性能研究

增大比表面积、增加反应活性位点是提升过渡金属硫化物催化性能的重要途径.本文采用溶胶—凝胶法与低温处理成功制备了结构合理的Co9 S8多孔气凝胶(CSA),其比表面积和孔隙率是传统方法制备Co9 S8纳米片(CSS)的4倍以上.析氧反应(OER)研究表明,CSA在10 mA/cm2电流密度下的过电位为331 mV,Taf...     

石墨烯气凝胶的制备方法及去除水中抗生素研究进展

抗生素造成的水体污染问题日益严峻,吸附和光催化是去除水中抗生素最具有前景的技术.石墨烯气凝胶是由sp2碳原子杂化形成的三维碳基材料,具有高比表面积、多孔隙等诸多优点,这些独特的结构和理化性质使其可以有效吸附和光催化降解抗生素.该文总结了近年来石墨烯气凝胶复合材料对水中常见的几类抗生素的去除研究进展,讨论了影响抗生素吸附和光催化降解的主要因素,分析了部分潜在机理,并对今后的研究方向提出展望.     

智能型高分子水凝胶结构表征的研究

智能型水凝胶具有传感、处理和执行功能,作为智能材料具有良好的应用前景。本文对高分了水凝胶的结构表征手段进行了综述。     

溶胶-凝胶法制备超细TiO2的研究

用溶胶-凝胶法合成了纳米TiO2光催化剂，并使用XRD、TEM和激光粒度分析仪对样品进行表征，探讨了制备条件；反应温度、溶胶pH值、水音量对其粒径大小的影响．研究表明：400℃煅烧主要为锐钍矿相，粒子基本为球形，平均粒径70nm，没有明显的团聚现象．     

氨基改性纳米纤维素气凝胶的制备及吸附性能研究

为了改善和提高纳米纤维素(CNF)气凝胶对CO₂的吸附选择性及吸附能力,采用3 -(2-氨基乙氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷作为改性剂对球形水凝胶进行接枝改性,再经冷冻干燥制备氨基改性CNF气凝胶。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、比表面积孔隙测定仪等对气凝胶进行表征,并进行CO₂吸附/解吸测试。结果表明：改性CNF气凝胶对CO₂的吸附能力随着氮含量的增加而增加;在初始压力0.13 MPa,温度20 ℃时,CO₂吸附量最大为1.80 mmol/g,远大于未改性CNF气凝胶吸附量;经10次吸附/解吸循环,其吸附能力基本稳定,具有良好再生能力。     

溶胶—凝胶法制备TiO2及其光催化性能的研究

以钛酸丁酯为原料、无水乙醇为溶剂、硝酸为抑制剂,运用正交试验法确定了溶胶—凝胶法制备TiO2的初步最优条件,运用X-射线衍射技术对所制备的TiO2粉体样品进行了表征,并以大红染料作为目标降解物,研究了制备TiO2粉体活化温度、活化时间、紫外灯照射高度、催化剂投加量以及废水pH值对光催化性能的影响。结果表明,该方法制备的TiO2为纳米级锐钛矿。制备TiO2的最佳配比条g/L、目标废水pH为4.0时,达到最佳降解效果。     

纳米气凝胶与常用管道保温材料的性能对比

介绍了管道结露的原因和纳米气凝胶的特点,给出使用纳米气凝胶进行管道保温的方案,并与使用常用保温材料的方案进行对比。应用有限元分析软件,建立管道二维轴对称几何模型,模拟不同保温方案下管道的温度场分布。将管道简化为一维模型,计算各个保温方案下的管道外壁温度。在不同环境条件下,纳米气凝胶、保温橡塑、聚氨酯发泡保温材料3种保温方案的对比结果表明:达到同样保温效果时,纳米气凝胶所需的厚度最小。3种保温材料的施工性能和经济性对比结果表明:纳米气凝胶保温毛毡易于施工,省时省力,寿命长,但造价较高。采用纳米气凝胶保温方式,可以有效解决管道结露问题,节约冷量,保障管道的长期安全运行。     

纳米TiO_2与活性炭纤维复合材料降低室内污染物(Ⅰ)——纳米TiO_2气凝胶的制备

为了获得具有网络结构和纳米级粒子的TiO2光催化材料,使之负载到活性炭纤维(ACF)上,并在紫外光的作用下,达到有效降低室内空气中污染物的目的,以钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4为原料,乙酸和乙酰丙酮为水解催化剂,利用Sol-Gel方法制备凝胶,并利用超临界流体干燥手段制备TiO2气凝胶.溶胶-凝胶反应溶液的配比为Ti(OR)4∶ EtOH∶ H2O∶ AcOR∶ ACACH=20∶ 40∶ 5∶ 0.2∶ 2(体积比,mL),可在120min左右得到醇凝胶.将醇凝胶置于-21℃条件下陈化1～3d,然后在12h内自然升温至室温,24h内置于超临界流体中进行干燥,可以得到具有纳米结构的TiO2气凝胶.该气凝胶可用于制备ACF/TiO2复合材料.     

CO2超临界流体萃取干燥对气凝胶型木材尺寸稳定性的影响

采用CO2超临界流体干燥技术处理山黄麻木材,研究干燥技术对木材尺寸稳定性的影响。结果表明,超临界CO2流体干燥基本可以保持木材原有的尺寸和形状,且干燥后没有变形、变色等干燥缺陷产生;各因素对试验结果的影响顺序为超临界温度〉超临界干燥时间〉超临界压强,超临界温度对试验结果的影响显著,木材端面积变化率随着超临界温度的增加而减小;山黄麻木材最优干燥技术为,超临界温度60℃,超临界压强12MPa,超临界干燥时间3h。     

纤维素气凝胶的制备及对刚果红的吸附性能

以微晶纤维素为原料,采用响应面分析法探讨了纤维素气凝胶(MCCA)吸附剂的最佳制备工艺,并运用静态吸附实验研究了MCCA对刚果红(CR)的吸附行为及吸附机理。结果表明:当m(尿素)∶m(微晶纤维素)=6.0∶2.5、环氧氯丙烷(ECH)体积分数为5.88%、交联温度65℃时,所得的MCCA对CR有较好的吸附能力;在20℃、CR质量浓度300 mg·L^-1、pH=6及MCCA用量为0.05 g的条件下,MCCA对CR的吸附容量可达163.8mg·g^-1,MCCA对CR的去除率为94.7%。MCCA对CR的吸附动力学极其符合二级动力学方程模型;与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合用来描述MCCA对CR的吸附过程; MCCA对CR的吸附热力学参数为ΔH=-0.003 67 k J·mol^-1、ΔS=0.021 62 J·(mol·K)^-1、ΔG=-1.188 k J·mol^-1(323 K),这表明该吸附过程是自发放热的过程。MCCA经5次循环使用后,对CR的去除率仍旧可达90%以上,说明MCCA可循环再生使用,其制备工艺简单、经济,在染料废水处理方面具有较高的实际应用价值。     

羧甲基纤维素钠/聚丙烯酸气凝胶钠离子电池隔膜制备及性能表征

【目的】以羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸(PAA)为原料制备气凝胶型钠离子电池隔膜,探究交联温度对其孔结构的影响,实现隔膜的电化学性能超过玻璃纤维。【方法】用溶胶凝胶法结合冷冻干燥法制备CMCPAA的气凝胶薄片,辅以高温交联稳固其孔结构,通过微观测试和力学性能表征探究了温度对其影响,并与玻璃纤维对比其组装在钠离子半电池中的充放电比容量数据。【结果】随着交联温度的升高,隔膜中PAA的羧基与CMC的羟基的交联度增加,因此,隔膜的孔径和孔隙率略有减小;隔膜的断裂伸长率出现先增加后减小的现象。CMC︰PAA质量比为1︰1、交联温度为130℃条件下制备的气凝胶型隔膜组装后,钠离子电池在25、50、100、250、500、1 000和25 mA/g电流密度的充放电速率下,充电比容量分别表现为345.8、317.3、274.2、136.8、84.8、61.8和341.4 mA·h/g,均优于在相同条件下的玻璃纤维(279.0、233.1、190.5、105.9、69.6、49.4和275.1 mA·h/g)。130℃-CMC-PAA因其较小的电解液泄露率,使其以1.877 mS/cm的离子电导率...