纤维素氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其阻燃性能研究
阻燃纤维素气凝胶的制备工艺优化
阻燃纤维素气凝胶的制备工艺优化阻燃纤维素气凝胶的制备工艺优化阻燃纤维素气凝胶是一种具有优异阻燃性能的材料,能够在高温环境下起到有效的阻燃作用。
下面将根据制备工艺优化的思路,逐步介绍阻燃纤维素气凝胶的制备过程。
第一步:材料准备首先,准备所需的原材料。
阻燃纤维素气凝胶的主要成分为纤维素纤维和阻燃剂。
选择高纯度的纤维素纤维,如木质纤维素,可从天然木材中提取得到。
同时,选用高效的阻燃剂,如磷酸铵,能够显著提高气凝胶的阻燃性能。
第二步:纤维素纤维的预处理将纤维素纤维进行预处理,以提高其可溶性。
首先,将纤维素纤维切碎成适当大小的颗粒。
然后,使用化学方法,如酸碱处理或酶解,去除纤维素纤维中的杂质和非纤维素部分。
这样可增加纤维素纤维的纯度和可溶性,有利于后续的制备工艺。
第三步:溶解纤维素纤维将预处理后的纤维素纤维溶解于适当的溶剂中。
一般来说,选择无机盐溶液或有机溶剂作为溶剂,如氢氧化钠溶液或氢氧化锂溶液。
通过调控溶剂的浓度和温度,可以实现纤维素纤维的溶解,并形成纤维素溶液。
第四步:添加阻燃剂将事先准备好的阻燃剂逐渐加入纤维素溶液中,并充分搅拌混合。
在混合过程中,可以控制阻燃剂的添加量和速度,以确保阻燃剂均匀分散在纤维素溶液中。
这样可以使阻燃剂与纤维素纤维充分接触,提高阻燃效果。
第五步:凝胶化将混合好的纤维素溶液放置一段时间,使其发生凝胶化反应。
凝胶化是指纤维素溶液中的纤维素分子通过交联作用形成三维网状结构,使溶液变得凝胶状。
通过控制凝胶化的条件,如温度和时间,可以调节凝胶的性质和结构。
第六步:干燥将凝胶状的纤维素溶液进行干燥处理,以去除其中的溶剂和水分。
可以选择自然干燥或加热干燥的方式进行。
在干燥过程中,要注意控制温度和湿度,以避免过高的温度引起纤维素的分解或产生不良的物理结构。
第七步:表面处理对干燥后的阻燃纤维素气凝胶进行表面处理,以进一步提高其阻燃性能和稳定性。
可采用化学方法,如表面包覆或浸渍处理,将阻燃剂沉积在气凝胶的表面或内部,增加其阻燃效果。
纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备与性能研究
纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备与性能研究一、本文概述纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料作为一种新兴的纳米材料,近年来受到了广泛的关注和研究。
这种材料结合了纤维素气凝胶的高比表面积、多孔结构和良好的生物相容性,以及纳米复合材料的独特性能,如增强的机械强度、光学性能和电磁性能等。
这些特点使得纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料在能源、环境、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面介绍纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备方法和性能研究。
我们将概述纤维素气凝胶的基本特性和制备原理,以及纳米复合材料的基本原理和优势。
接着,我们将详细介绍纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备方法,包括材料选择、工艺流程、复合技术等。
在此基础上,我们将探讨这种复合材料的性能特点,如力学性能、热学性能、电磁性能、光学性能等,并通过实验数据验证其性能优势。
我们将展望纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料在未来的应用前景和发展方向,为相关领域的研究提供参考和借鉴。
通过本文的阐述,我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的平台,推动该领域的研究和发展。
二、材料制备纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备是一个复杂而精细的过程,涉及到纳米技术与高分子科学的交叉。
我们选取高质量的纤维素作为基材,通过化学方法将其转化为水溶性的纤维素衍生物,以便后续的凝胶化过程。
在这一步骤中,我们严格控制反应条件,确保纤维素的转化率高且产物稳定性好。
接下来,我们将转化后的纤维素与纳米级的功能性填料进行混合。
这些填料可以是金属氧化物、碳纳米管、或具有特殊光学、电学性质的纳米粒子。
混合过程中,我们利用高分子物理的原理,通过调控温度、压力和pH值等参数,使纤维素与纳米填料之间形成稳定的界面结合。
随后,我们将混合液进行凝胶化处理。
在这一过程中,纤维素分子链通过氢键等相互作用形成三维网络结构,同时将纳米填料均匀地分散在网络中。
我们利用特定的凝胶化技术,如冷冻凝胶化或化学凝胶化,确保气凝胶的孔结构和纳米填料的分布达到最佳状态。
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一一、引言随着科技的不断发展,阻燃织物因其具有防火、抗燃烧等特性在各种应用场景中具有越来越重要的地位。
为了进一步提高阻燃涤纶织物的性能,本论文采用石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的构筑,对其阻燃性能进行研究。
本研究通过将石墨烯与聚磷酸铵复合,形成一种新型的阻燃材料,并将其应用于涤纶织物中,以期达到提高其阻燃性能的效果。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验材料主要包括石墨烯、聚磷酸铵、涤纶织物等。
其中,石墨烯采用化学气相沉积法制备,聚磷酸铵为市售产品。
2. 实验方法(1)制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶:将石墨烯与聚磷酸铵按照一定比例混合,通过溶剂挥发法制备复合气凝胶。
(2)将制备好的复合气凝胶涂覆于涤纶织物表面,形成一层阻燃涂层。
(3)对处理后的涤纶织物进行性能测试,包括阻燃性能、热稳定性、力学性能等。
三、实验结果与分析1. 石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的制备与表征通过溶剂挥发法成功制备了石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶。
该气凝胶具有较高的比表面积和良好的结构稳定性,为提高阻燃性能提供了基础。
2. 阻燃性能测试(1)垂直法测试:将处理后的涤纶织物进行垂直法测试,观察其阻燃性能。
结果显示,涂覆石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的涤纶织物具有较好的阻燃性能,火焰传播速度明显降低,烟密度和炭渣量也显著减少。
(2)极限氧指数测试:通过极限氧指数测试发现,涂覆石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的涤纶织物的极限氧指数有所提高,表明其阻燃性能得到提高。
3. 热稳定性与力学性能测试(1)热稳定性测试:通过热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)对处理前后的涤纶织物进行热稳定性测试。
结果显示,涂覆石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的涤纶织物具有更高的热稳定性,能更好地抵抗高温环境。
(2)力学性能测试:对处理前后的涤纶织物进行拉伸、弯曲等力学性能测试。
结果显示,涂覆石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的涤纶织物在保持良好阻燃性能的同时,力学性能基本保持不变。
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和人们对安全性能的日益关注,织物材料的阻燃性能成为了重要的研究领域。
石墨烯基材料因其独特的物理和化学性质,在阻燃材料领域展现出巨大的应用潜力。
本篇论文旨在研究石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶在阻燃涤纶织物中的应用,通过构筑这种复合材料,以提高涤纶织物的阻燃性能。
二、材料与方法(一)材料准备本实验所需材料包括:石墨烯基材料、聚磷酸铵、涤纶织物以及其他辅助材料。
所有材料均需符合环保标准,并经过严格的质量控制。
(二)实验方法1. 制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶:通过化学气相沉积法或液相法合成石墨烯基材料,并与其与聚磷酸铵进行复合,制备出复合气凝胶。
2. 构筑复合气凝胶阻燃涤纶织物:将制备好的复合气凝胶涂覆于涤纶织物表面,通过热处理和固化过程,使气凝胶与织物紧密结合。
3. 性能测试:对处理后的涤纶织物进行阻燃性能测试、力学性能测试、热稳定性测试等。
三、实验结果与分析(一)复合气凝胶的制备与表征通过SEM、TEM等手段对制备的复合气凝胶进行表征,结果表明,石墨烯基材料与聚磷酸铵成功复合,形成了均匀、致密的气凝胶结构。
(二)阻燃性能分析1. 垂直燃烧测试:经过处理的涤纶织物在垂直燃烧测试中表现出优异的阻燃性能,无明火蔓延,且火焰熄灭迅速。
2. 烟密度及毒性测试:与未处理织物相比,处理后织物在燃烧过程中的烟密度和毒性明显降低。
3. 极限氧指数测试:处理后涤纶织物的极限氧指数有所提高,表明其更佳的阻燃性能。
(三)力学性能与热稳定性分析1. 力学性能测试:处理后的涤纶织物在保持良好阻燃性能的同时,其拉伸强度、撕裂强度等力学性能基本保持不变。
2. 热稳定性测试:通过热重分析(TGA)等手段,发现处理后的涤纶织物在高温下的热稳定性有所提高。
四、讨论与结论本实验成功构筑了石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物,并通过一系列实验验证了其优异的阻燃性能、力学性能和热稳定性。
纤维素气凝胶阻燃性能的表面改性研究
纤维素气凝胶阻燃性能的表面改性研究纤维素气凝胶阻燃性能的表面改性研究文章题目:纤维素气凝胶表面改性研究步骤一:介绍纤维素气凝胶的阻燃性能及表面改性的重要性纤维素气凝胶作为一种新型的多功能材料,具有低密度、高孔隙率和优异的吸附性能等优点。
然而,其阻燃性能相对较差,容易在高温条件下燃烧,因此需要进行表面改性来提高其阻燃性能。
步骤二:介绍表面改性方法的分类和原理表面改性方法主要分为物理改性和化学改性两种。
物理改性包括表面溶剂法、高能辐射改性等,通过改变纤维素气凝胶表面的物理性质来提高其阻燃性能;化学改性则是通过在纤维素气凝胶表面引入阻燃剂或改变其化学结构来达到阻燃目的。
步骤三:详细介绍物理改性方法(1)表面溶剂法:将纤维素气凝胶置于适当的有机溶剂中,使溶剂渗透到纤维素气凝胶内部,然后通过蒸发或冷冻干燥等方法,使溶剂从纤维素气凝胶中脱出。
这种方法可以改变纤维素气凝胶的孔隙结构和比表面积,从而提高其阻燃性能。
(2)高能辐射改性:通过利用高能电子束或γ射线辐照纤维素气凝胶表面,使其发生交联反应或引入自由基等活性物质,从而提高其阻燃性能。
步骤四:具体介绍化学改性方法(1)引入阻燃剂:将阻燃剂溶解于适当的溶剂中,然后将纤维素气凝胶浸泡于溶液中,通过溶剂的挥发或纤维素气凝胶的干燥,使阻燃剂沉积在纤维素气凝胶表面。
这样可以通过阻燃剂的作用来提高纤维素气凝胶的阻燃性能。
(2)改变化学结构:通过引入含氮、磷等元素的化合物,或者通过化学反应改变纤维素气凝胶的化学结构,以提高其阻燃性能。
步骤五:评价表面改性的效果和机理研究对不同表面改性方法处理后的纤维素气凝胶进行阻燃性能测试,比较其燃烧性能、热解行为和热稳定性等指标的变化。
同时进行表面形貌观察和化学组成分析,探究不同表面改性方法对纤维素气凝胶的影响机理。
步骤六:总结和展望总结不同表面改性方法对纤维素气凝胶阻燃性能的改善效果,并展望未来的研究方向,如深入研究不同阻燃剂的选择、表面改性方法的优化等。
石墨烯气凝胶的制备与应用研究进展
石墨烯气凝胶的制备与应用研究进展石墨烯气凝胶是一种新型的纳米材料,具有石墨烯的优异性能和气凝胶的三维多孔结构。
它的制备与应用研究正在成为纳米材料领域的研究热点之一、本文将从制备方法、物理性能和应用领域等方面综述石墨烯气凝胶的研究进展。
石墨烯气凝胶的制备方法多样,目前主要有模板法、自组装法和刻蚀法等。
模板法是将石墨烯气凝胶前驱体溶液浸渍到模板材料上,通过冷冻干燥或热处理等工艺将前驱体转化为气凝胶。
自组装法则是利用石墨烯的自组装性质,通过浸泡、筛选等方法,将石墨烯单层自组装成三维的多孔结构,再通过热处理形成气凝胶。
刻蚀法是将石墨烯基底材料的部分原子刻蚀掉,形成有孔洞的气凝胶结构。
这些制备方法各有优缺点,可以根据具体需求选择。
在能源领域,石墨烯气凝胶可以作为超级电容器、锂离子电池和燃料电池等器件的电极材料。
由于其高比表面积和良好的导电性,使其具有高能量密度和长循环寿命的特点。
此外,石墨烯气凝胶还可以应用于太阳能电池和超导材料等方面。
在环境领域,石墨烯气凝胶可以用于水处理和气体吸附等方面。
由于其超低密度和高比表面积,可以有效吸附废水中的有机物和重金属离子等污染物,达到净化水体的目的。
同时,石墨烯气凝胶还可以应用于防火、隔热和吸噪等领域。
在生物医药领域,石墨烯气凝胶也有着广泛的应用前景。
它可以作为药物载体,用于控释药物、肿瘤治疗和基因传递等方面。
石墨烯气凝胶具有良好的生物相容性和高载药量的特点,可以提高药物的转运效率和疗效。
总之,石墨烯气凝胶作为一种新型的纳米材料,具有众多优异的性能和广泛的应用前景。
目前,石墨烯气凝胶的制备方法和应用领域还在不断发展和完善,需要进一步的研究和探索。
相信随着研究的深入和技术的进步,石墨烯气凝胶将在各个领域发挥出更多的作用,为我们的生产生活带来更多的福利。
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》范文
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一摘要:本研究主要探讨石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶在阻燃涤纶织物中的应用。
通过制备该复合气凝胶,分析其结构特性及阻燃性能,并探究其在涤纶织物上的应用效果。
实验结果表明,该复合气凝胶能够有效提高涤纶织物的阻燃性能,为纺织品的防火安全提供新的解决方案。
一、引言随着人们对纺织品安全性能要求的提高,阻燃纺织品的需求日益增长。
石墨烯因其独特的物理化学性质在阻燃材料领域展现出巨大潜力。
聚磷酸铵作为一种常见的阻燃剂,其与石墨烯的复合应用为提高纺织品的阻燃性能提供了新的研究方向。
本研究旨在制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶,并探讨其在涤纶织物上的应用及其性能表现。
二、材料与方法1. 实验材料本实验所需材料包括石墨烯、聚磷酸铵、涤纶织物以及其他化学试剂。
2. 制备方法(1)制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶:采用溶胶-凝胶法,将石墨烯与聚磷酸铵混合,经过一定的化学反应和时间控制,形成气凝胶。
(2)复合气凝胶在涤纶织物上的应用:将制备好的气凝胶均匀涂覆于涤纶织物表面,经过干燥、固化等处理,得到阻燃涤纶织物。
3. 性能测试对制备的复合气凝胶及阻燃涤纶织物进行结构表征、热稳定性测试、极限氧指数测试等,以评估其性能。
三、结果与讨论1. 复合气凝胶的制备与结构特性通过溶胶-凝胶法成功制备了石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶。
该气凝胶具有三维网络结构,石墨烯片层与聚磷酸铵分子间形成了良好的相互作用,增强了气凝胶的结构稳定性。
2. 复合气凝胶的热稳定性分析热稳定性测试表明,复合气凝胶具有较高的热分解温度,显示出良好的热稳定性。
在高温下,气凝胶能够有效地延缓材料的热解过程,减少可燃性气体的生成。
3. 阻燃涤纶织物的性能表现(1)极限氧指数测试:经过气凝胶处理的涤纶织物极限氧指数明显提高,表明其阻燃性能得到显著增强。
(2)热稳定性测试:与未处理的涤纶织物相比,处理后的织物在高温下具有更好的热稳定性,不易燃烧。
一种石墨烯气凝胶纤维的制备方法
一种石墨烯气凝胶纤维的制备方法嘿,朋友们!今天咱来聊聊一种神奇的石墨烯气凝胶纤维的制备方法。
这玩意儿可不得了啊,就像是给材料世界打开了一扇全新的大门!你想想看,石墨烯,那可是超级厉害的材料,薄如蝉翼却又无比坚韧。
而气凝胶呢,轻得能飘起来,还保温隔热性能超强。
把这俩结合起来做成纤维,那能有多少奇妙的用途啊!首先呢,得准备好原料。
就像做饭得有食材一样,石墨烯和气凝胶的原料可得精心挑选。
然后就是一系列复杂又有趣的过程啦。
好比是一场奇妙的魔法表演,各种化学物质在特定的条件下相互作用。
温度啦、压力啦、反应时间啦,都得把握得恰到好处,就像大厨掌握火候一样。
要是有一点偏差,那可就前功尽弃咯!在这个过程中,就好像在雕琢一件艺术品。
每一个步骤都要小心翼翼,不能有丝毫马虎。
你说,这是不是很有意思?想象一下,把这些原料放进一个大“魔法锅”里,经过一番神奇的变化,慢慢就变出了石墨烯气凝胶纤维。
哇塞,那场面,简直让人惊叹不已!然后呢,经过一系列的处理和加工,这纤维就越来越完美啦。
它可以被做成各种各样的东西,比如超强的防护材料,或者是超轻超保暖的衣物。
哎呀,那穿在身上得多舒服多酷啊!这制备方法可不简单哦,需要科研人员们花费大量的时间和精力去研究和探索。
他们就像勇敢的探险家,在材料的世界里不断寻找新的宝藏。
咱普通老百姓可能不太懂那些高深的化学知识,但咱能感受到这石墨烯气凝胶纤维的厉害呀!说不定哪天,这玩意儿就会出现在我们的日常生活中,给我们带来意想不到的惊喜呢!总之呢,这石墨烯气凝胶纤维的制备方法真的是太神奇啦!它让我们看到了科技的力量,也让我们对未来充满了期待。
真希望科学家们能快点把它变得更完美,让我们都能享受到它带来的好处呀!。
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》范文
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一一、引言随着人们对纺织品安全性能要求的提高,阻燃涤纶织物在纺织工业中得到了广泛的应用。
石墨烯作为一种新型的二维材料,因其具有出色的导电性、热稳定性和阻燃性能,为织物阻燃提供了新的思路。
本篇论文主要探讨石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑方法及其性能研究。
二、材料与方法1. 材料(1)涤纶织物(2)石墨烯(3)聚磷酸铵(4)其他化学试剂和溶剂2. 方法(1)石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的制备(2)涤纶织物的处理和复合气凝胶的涂覆(3)性能测试方法三、石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的构筑本部分详细介绍石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的制备过程。
首先,通过化学或物理方法制备出高质量的石墨烯;然后,将聚磷酸铵与石墨烯进行复合,形成气凝胶结构。
此过程中,需控制反应条件,如温度、压力、反应时间等,以保证气凝胶的结构和性能。
四、涤纶织物的处理及复合气凝胶的涂覆本部分主要介绍涤纶织物的预处理过程以及复合气凝胶的涂覆方法。
首先,对涤纶织物进行清洗和预处理,以提高其表面的亲水性和附着力;然后,将制备好的石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶涂覆在涤纶织物上,形成阻燃层。
五、性能研究1. 阻燃性能测试通过垂直法、45度角法等测试方法,对处理后的涤纶织物的阻燃性能进行测试。
测试结果表明确实提高了涤纶织物的阻燃性能。
2. 热稳定性分析通过热重分析(TGA)等方法,对石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶及涂覆后的涤纶织物进行热稳定性分析。
结果表明,复合气凝胶具有较高的热稳定性,能有效提高涤纶织物的热稳定性。
3. 机械性能测试对处理前后的涤纶织物进行拉伸、弯曲等机械性能测试,以评估复合气凝胶对涤纶织物机械性能的影响。
结果表明,适当的涂覆处理对涤纶织物的机械性能影响较小。
4. 其他性能测试还可对处理后的涤纶织物进行其他性能测试,如抗紫外线、抗老化等性能测试,以全面评估其性能。
六、结论本论文通过制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶,并将其涂覆在涤纶织物上,成功构筑了具有优异阻燃性能的涤纶织物。
石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶的制备及吸油性能评价
石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶的制备及吸油性能评价石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶的制备及吸油性能评价一、引言近年来,随着环境污染和油品泄漏事故的频发,对吸油材料的需求量逐渐增大。
传统吸油材料存在着吸油性能差、重量大、再利用困难等问题,因此,寻找一种新型高效吸油材料具有重要意义。
石墨烯作为一种新型二维纳米材料,因其独特的结构和卓越的力学性能,在吸油领域表现出了很大的潜力。
而羧甲基纤维素作为一种生物可降解的多功能材料,具有良好的黏附能力和吸油性能。
因此,将石墨烯与羧甲基纤维素复合制备成气凝胶,不仅可以克服各自的缺点,还可以提高吸油性能,具有很大的应用前景。
二、材料与方法1. 实验材料实验中所用的材料包括氧化石墨烯、羧甲基纤维素、乙醇、去离子水等。
2. 实验方法首先,将氧化石墨烯和羧甲基纤维素按一定比例混合,在乙醇溶液中超声处理,使其均匀分散。
然后,将混合溶液通过旋转蒸发浓缩的方法制备成气凝胶。
最后,将得到的气凝胶进行真空干燥处理,得到最终的石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶样品。
三、结果与讨论通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合气凝胶的形貌,结果显示,复合气凝胶呈现出均匀的多孔结构,表面光滑。
这是因为石墨烯具有良好的分散性和导电性,可以有效防止纤维素的团聚和沉淀,促进气凝胶的形成。
通过石油吸附实验评价复合气凝胶的吸油性能。
实验结果显示,石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶对石油的吸附能力明显优于纯羧甲基纤维素和氧化石墨烯。
这是因为石墨烯具有大量的氧化物基团,能够吸附更多的石油分子。
同时,多孔的气凝胶结构也增加了石油分子的接触面积,提高了吸附效率。
四、结论本研究成功制备出石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶,并评价了其吸油性能。
实验结果表明,复合气凝胶展现出较高的吸油性能,这得益于石墨烯和羧甲基纤维素的协同作用。
石墨烯的表面活性基团增加了吸附石油的能力,而羧甲基纤维素的多孔结构提高了吸附效率。
这种石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶具有重量轻、吸附能力强、再利用性好等优点,有望在油品泄漏处理等领域发挥重要作用。
纤维素气凝胶材料的研究进展
纤维素气凝胶材料的研究进展一、本文概述纤维素气凝胶材料作为一种新型的轻质多孔材料,近年来在材料科学领域引起了广泛关注。
其独特的结构和性能,使其在能源、环保、生物医学等多个领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面综述纤维素气凝胶材料的研究进展,包括其制备方法、性能优化以及在不同领域的应用现状。
文章将首先介绍纤维素气凝胶材料的基本特性,如结构、孔径分布和表面性质等,然后重点分析近年来的制备技术革新,如模板法、冷冻干燥法、超临界干燥法等。
随后,文章将探讨纤维素气凝胶材料的性能优化策略,如通过复合改性、表面修饰等方法提高其力学强度、热稳定性、吸附性能等。
文章将总结纤维素气凝胶材料在能源存储与转换、废水处理、药物载体等领域的应用实例,并对其未来的发展趋势进行展望。
通过本文的综述,旨在为相关领域的科研工作者和工程师提供全面的参考和指导。
二、纤维素气凝胶材料的制备方法纤维素气凝胶材料作为一种新型的轻质多孔材料,在能源、环保、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。
其制备方法多种多样,主要包括物理法、化学法和生物法等。
物理法主要依赖于纤维素分子间的相互作用力,如氢键、范德华力等,通过冷冻干燥、超临界干燥等技术手段制备气凝胶。
这种方法操作简单,对设备要求较低,但制备过程中往往难以完全去除溶剂,导致气凝胶的孔结构不稳定。
化学法则主要利用化学试剂对纤维素进行交联、改性,再经过干燥过程得到气凝胶。
常见的化学交联剂有环氧氯丙烷、丙烯酰胺等。
通过化学法可以制备出结构稳定、性能优异的气凝胶,但过程中可能涉及有毒有害物质,对环境造成一定污染。
生物法则利用酶、微生物等生物催化剂对纤维素进行生物转化,从而制备气凝胶。
这种方法绿色环保,符合可持续发展理念,但生物催化剂的活性受温度、pH值等条件影响,制备过程较为复杂。
近年来,随着纳米技术的飞速发展,纳米纤维素气凝胶的制备也成为研究热点。
纳米纤维素具有比表面积大、力学性能好等优点,可以显著提高气凝胶的性能。
氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其性能研究
氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其性能研究氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其性能研究引言氧化石墨烯(Graphene Oxide,简称GO)是一种具有单原子厚度的二维碳材料,具有优异的导电性、热导性和力学性能。
气凝胶是一种由固体颗粒和气体相之间以全联接形式构成的多孔固体材料。
氧化石墨烯复合气凝胶是将GO与其他材料复合形成的一种具有高比表面积和优异性能的材料,具有广泛的应用前景。
本文将介绍氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法以及其在各个领域中的性能研究。
制备方法目前,常见的制备氧化石墨烯复合气凝胶的方法有溶胶-凝胶法、冻干法和水热法等。
其中,溶胶-凝胶法是最常用的方法之一。
首先,将氧化石墨烯与其他需要复合的材料混合,通过搅拌或超声处理使二者充分分散混合。
然后,在适当的条件下(如适宜的pH值、温度等),加入适量的交联剂进行交联反应。
交联剂的选择和反应条件的控制可以改变气凝胶的孔径分布、比表面积和孔隙度等性能。
性能研究氧化石墨烯复合气凝胶的性能研究主要包括物理性能和化学性能两个方面。
物理性能:1. 孔径和孔隙度:氧化石墨烯复合气凝胶具有高孔隙度和多级孔径结构,能够提供大量的比表面积和可调控的孔径分布。
这使得气凝胶在吸附、分离和催化等方面具有优异性能。
2. 导电性:由于氧化石墨烯的导电性,氧化石墨烯复合气凝胶也具有较好的导电性能。
这使得气凝胶在电化学储能器件、柔性电子和传感器等领域具有广泛的应用潜力。
3. 机械性能:氧化石墨烯的高强度和高韧性赋予了氧化石墨烯复合气凝胶较好的力学性能。
它可以应用于高强度结构材料、吸能材料等领域。
化学性能:1. 容易功能化:氧化石墨烯的表面含有丰富的羟基、羧基和酮基等官能团,可以方便地进行化学修饰和功能化。
这使得氧化石墨烯复合气凝胶在催化、吸附和传感等领域中有着广泛的应用。
2. 对环境的响应性:某些氧化石墨烯复合气凝胶对环境中的特定物质具有选择性吸附或催化作用。
这使得气凝胶在环境治理和污染物处理方面具有潜在的应用前景。
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一摘要:本研究致力于开发一种新型的阻燃涤纶织物,通过构筑石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶,旨在提高织物的阻燃性能。
本文详细介绍了该复合气凝胶的制备过程、结构特征及其对涤纶织物阻燃性能的影响。
通过实验数据和性能分析,证实了该复合气凝胶在提高织物阻燃性能方面的有效性。
一、引言随着纺织品的广泛应用,其安全性能特别是阻燃性能备受关注。
涤纶织物因其优良的物理性能和广泛的用途而广受欢迎,但其易燃性限制了其应用范围。
为了解决这一问题,研究者们不断探索新型的阻燃材料和技术。
石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶作为一种新型的阻燃材料,因其独特的结构和优异的性能,在纺织品阻燃领域展现出巨大的应用潜力。
二、材料与方法1. 材料准备本研究所用材料包括石墨烯、聚磷酸铵、涤纶织物以及其他辅助材料。
所有材料均经过严格筛选和预处理,以确保实验的准确性和可靠性。
2. 制备过程石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的制备过程包括溶液混合、凝胶化、干燥等步骤。
具体操作步骤及参数在实验部分详细描述。
3. 性能测试通过对复合气凝胶及处理后的涤纶织物进行一系列性能测试,包括热稳定性测试、极限氧指数测试、垂直燃烧测试等,评估其阻燃性能和物理性能。
三、结果与讨论1. 复合气凝胶的制备与结构特征成功制备了石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶,通过扫描电子显微镜(SEM)观察,发现该气凝胶具有三维网络结构,石墨烯片层与聚磷酸铵相互交织,形成稳定的结构。
2. 阻燃性能分析(1)热稳定性:通过热重分析(TGA)发现,复合气凝胶具有较高的热稳定性,能有效提高涤纶织物的热分解温度。
(2)极限氧指数:经测试,处理后的涤纶织物极限氧指数明显提高,表明其阻燃性能得到显著增强。
(3)垂直燃烧测试:经过垂直燃烧测试,处理后的涤纶织物燃烧速度减慢,烟密度和炭渣量减少,证明了其优异的阻燃效果。
3. 物理性能分析处理后的涤纶织物在保持原有物理性能的基础上,其抗拉强度、断裂伸长率等指标均有所提高,表明复合气凝胶的引入对织物的物理性能有积极影响。
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CHEN Yanguo,LIZhiwei ,LIXiaohong,WUZhishen
(National& LocalJointEngineeringResearchCenterforAppliedTechnology ofHybridNanomaterials,HenanUniversity,Kaifeng475004,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Toimprovetheflameretardancyofcelluloseaerogels,grapheneoxide (GO)nanosheets wereemployedasaflameretardanttopreparecellulose/GOcompositeaerogelsbyasimplefreeze dryingmethod.ScanningelectronmicroscopyimpliedthattheoptimumdosageofGO was5wt% incellulose mucus,and GO was welldispersedincellulosetoform orderedthreedimensional porousaerogels underthis condition.Xray photoelectron spectrometry confirmed thatthe interactionbetweenGOandcellulosewasduetohydrogenbonding.Thecompositeaerogelswere wellflameretardedbyGOatanoptimumdosageof5wt%,andtheircombustionratedecreasedto 0.57mm/sfrom5.67mm/sofpurecelluloseaerogel.Microconecalorimetricresultsindicatedthat thepeakheatreleaserateofthecompositeaerogelsdecreasedby57.7 %attheoptimumdosageof GO compared to that of pure cellulose aerogel,suggesting a good flameretardant effect. Theresidualcharofthecompositeaerogels wasfoundtobecomedenserthanthatofcellulose aerogel,andtheirgraphitizationdegreewasenhancedduetotheincorporationofGOnanosheets. Insummary,thecharyieldofthecompositeaerogelswasimprovedandtheirdensityanddegree graphitizatifectandthecatalyticcharringcapability ofGO.Asaresult,theflameretardancyofthecelluloseaerogelswasimprovedeffectively. 犓犲狔狑狅狉犱狊:cellulose;grapheneoxide;aerogel;flameretardantperformance
0 前言
纤维素气凝胶不仅具有低密度、高比表面积、高孔
收稿日期:20180719 国家自然科学基金(21371050) 联系人,zhiweili@henu.edu.cn
隙率等传统 气 凝 胶 材 料 的 优 良 特 性,而 且 具 有 纤 维 素 天然、可再生、可 降 解 的 优 势,是 一 种 极 具 发 展 潜 力 的 材料,广泛用 作 隔 热、隔 音、吸 附、抗 菌、超 级 电 容 器 等 材料[16]。但是,纤维素本身是一种高度易燃的高分子 聚合物,遇火极易燃烧,严重威胁着人们的生命和财产 安全,因此,提高纤维素气凝胶的阻燃性 能 显 得 尤 为 重要。
第33卷 第1期 2019年1月
中 国 塑 料
犆犎犐犖犃犘犔犃犛犜犐犆犛
Vol.33,No.1 Jan.,2019
纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其阻燃性能研究
陈艳果,李志伟 ,李小红,吴志申
(河南大学纳米杂化材料应用技术国家地方联合中心,河南 开封 475004)
摘 要:为了提高纤维素气凝胶的阻燃性能,用具有阻隔效应和催化成碳能力的氧化石墨烯(GO)作为阻燃剂,通过简 单的冷冻干燥的方法制备了具有阻燃功能的纤维素/GO 复合气凝胶。结果表明,GO 在纤维素黏液中的最佳添加量是 5%(质量分数,下同);在此条件下,GO在纤维素中分散良好,可以形成有序的三维多孔气凝胶结构;GO 和纤维素之 间的作用力为氢键;在最佳添加量条件下,G5C95气凝胶始终处于 阴 燃 状 态,其 燃 烧 速 率 从 纯 的 纤 维 素 气 凝 胶 的 5.67mm/s降低为0.57mm/s;相对于纯的纤维素气凝胶,GO 阻燃纤维素气凝胶的峰值热释放速率减少了57.7 %,总 热释放量也明显降低,显示出较好的阻燃性能;相对于纯的纤维素气凝胶,GO阻燃气凝胶的残炭更加致密;GO 提高了 残炭的石墨化程度;由于 GO的物理屏障效应和催化成碳能力,其不仅能增加残碳量,而且能提高残碳致密度和石墨化 程度,从而有效提高纤维素气凝胶的阻燃性能。 关 键 词:纤维素;氧化石墨烯;气凝胶;阻燃性能 中图分类号:TQ321.2 文献标识码:B 文章编号:10019278(2019)01003307 犇犗犐:10.19491/j.issn.10019278.2019.01.007