表面性质对炭气凝胶吸附染料的影响
炭气凝胶吸附性能研究
介孔碳材料特异性吸附低密度脂蛋白的研究二O一O年11月介孔碳材料特异性吸附低密度脂蛋白的研究【摘要】【关键字】一、背景碳是自然界储量丰富和存在形式变化最多的元素。
与其它无机非金属材料相比，碳元素的特点之一是存在着众多的同素异形体，其原子间除单键外，还能形成稳定的双键和叁键，从而形成许多结构和性质完全不同的物质，人们所熟知的就有金刚石、石墨和不同石墨化程度的各种过渡态炭，近年来又发现了以C60为代表的富勒烯和碳纳米管。
由于炭元素键合方式的多样化，炭材料的特性几乎可包括地球上所有物质的各种性质甚至相对立的性质，如从最硬到极软，全吸光到全透光，绝缘到半导体直至高导体，绝热到良导体，铁磁体到高临界温度的超导体等。
从特性来看，炭材料可以是兼有金属、陶瓷和高分子材料三者性能于一身的独特材料。
近年来对炭材料的认识又有飞跃性的发展，发现炭在纳米尺度的不同组装或排列方式对炭材料的性能有本质的影响。
由于纳米孔结构炭材料有良好的结构可设计性，表面积、孔结构及表面物理化学性质的可控制性，可根据不同应用对其结构的要求设计出相应的纳米孔结构炭材料，因此纳米孔结构炭材料的结构设计与可控制备及其在能源、催化和生物领域的应用成为该领域的一个重要研究方向。
（一）、多孔材料概述从20世纪60年代美国对高比表面积活性炭的研究开始，多孔材料第一次作为一门新兴的材料学跃上了材料研究的舞台，并发挥了重要的作用，成为材料研究领域不可缺少的一部分。
随着科学技术的迅速发展，多孔材料的发展也更加迅猛，不仅局限于某一方面，而且逐步面向工业生产和日常生活的每一个方面。
与一般材料不同，多孔材料不仅能和原子、离子和分子在材料的表面发生作用，而且这种作用还能贯穿于整个材料的体相内的微观空间。
由于这种独特的性能，多孔材料在多相催化、吸附分离、传感器、天然气和氢气储存、电化学电极材料等众多领域有广泛的应用前景，一直受到人们的关注，全世界有上千个实验室开展相关研究。
表面改性对煤基活性炭及其甲烷吸附性能的影响
第36卷第12期煤炭学报Vol．36No．122011年12月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYDec．2011文章编号：0253－9993（2011）12－2080－06表面改性对煤基活性炭及其甲烷吸附性能的影响冯艳艳1，黄利宏2，储伟1（1.四川大学化学工程学院，四川成都610065；2.成都理工大学材料与化学化工学院，四川成都610059）摘要：对活性炭进行氧化改性，用Boehm 滴定法、TPD－MS 和N 2吸附方法对其进行表征，得出活性炭表面含氧官能团的种类和数量，研究含氧官能团对煤基活性炭吸附甲烷性能的影响。
Boehm滴定结果表明，改性后活性炭上的含氧官能团含量显著增加，尤其是羧基的含量。
采用高斯分峰法对TPD 数据进行分析，和Boehm 滴定结果一致。
N 2吸附表明，氧化处理对活性炭的孔分布和比表面积有一定的影响。
吸附实验表明改性后活性炭对甲烷的吸附能力明显降低。
此外，孔结构的变化对甲烷吸附量的减小起次要作用。
关键词：表面改性；煤基活性炭；甲烷吸附量；含氧官能团；氧化处理中图分类号：O647.33文献标志码：A收稿日期：2011－08－11责任编辑：张晓宁基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）资助项目（2011CB201202）作者简介：冯艳艳（1988—），女，河南巩义人，硕士研究生。
E －mail ：feng19880213@163．com 。
联系人：储伟（1965—），教授。
Tel ：028－85403836，E－mail ：chuwei65@yahoo．com．cnSurface modification of coal-based activated carbon andits effects on methane adsorptionFENG Yan-yan 1，HUANG Li-hong 2，CHU Wei 1（1.School of Chemical Engineering ，Sichuan University ，Chengdu 610065，China ；2.College of Materials and Chemistry ＆Chemical Engineering ，ChengduUniversity of Technology ，Chengdu 610059，China ）Abstract ：The role of oxygen functional groups in the methane adsorption over the coal-based activated carbon （AC ）was studied．The AC was modified by different chemical treatments ，and characterized by Boehm titration ，TPD－MS and nitrogen adsorption．The results of Boehm titration show that the concentrations of acidic oxygen functional groups on the surface of activated carbon gain with modification ，especially the concentration of carboxyl．The result of TPD ，which was analyzed by a deconvolution method with a multiple Gaussian function ，reveals the increase of oxygen groups on the AC surface after the oxidation treatments．Nitrogen adsorption indicates that the pore distribution over the AC is modified with the oxidation treatment．The methane adsorption capacity of activated carbon with oxidation treatment de-creases ，which was analyzed from the adsorption isotherm．Meanwhile ，the pore size distribution plays a minor role in the decrease of adsorption capacity as well．Key words ：surface modification ；coal-based activated carbon ；methane adsorption capacity ；oxygen-containing func-tional groups ；oxidation treatment对于煤矿安全和煤层气的开采而言，煤对甲烷的吸附和解吸规律的研究是一个重要课题［1］。
用CO2吸附法分析分子筛的孔结构
第２５卷第４期离子交换与吸附·３３９·服了气体在微孔中的扩散问题；（２）Ｃ０２的饱和蒸汽压大于Ｎ２（２７３Ｋ，Ｃ０２的饱和蒸汽压为３４．８５×１０５Ｐａ），所以相同的相对压力范围内，Ｃ０２吸附表征的绝对压力比Ｎ２高得多，因此Ｃ０２吸附不需要高真空，在普通的吸附仪器上就可以测定。
为了进一步探讨Ｃ０２吸附法在表征分子筛材料方面的应用，本文以ＮａＡ，ＮａＹ和ＮａＺＳＭ一５分子筛为吸附剂，研究了３种分子筛的Ｃ０２吸附特性。
２试验部分ＮａＡ，ＮａＹ和ＮａＺＳＭ一５分子筛根据文献【１卜１３】提供的方法合成，对合成的分子筛进行Ｘ射线衍射（ＸＲＤ。
由德国Ｂｒｕｋｅｒ公司的Ｄ８ＡＤＶＡＣＥ型Ｘ射线衍射仪测定）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ，由荷兰飞利浦公司的ＱＵＡＮＴＡ２００环境扫描电镜测定）和耦合等离子体发射光谱（ＩＣＰ，在ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ公司生产的Ｏｐｔｉｍａ２０００ＤＶ上测定）表征。
ＸＲＤ和ＳＥＭ结果表明，合成分子筛具有很高结晶度，如图１和图２所示。
根据ＩＣＰ表征结果确定了分子筛的组成。
ＮａＡ，ＮａＹ，ＮａＺＳＭ一５的结构组成分别为Ｎａｌ２［（Ａ１０２）１２（Ｓｉ０２）１２】，Ｎａ５６【（Ａ１０２）５６（Ｓｉ０２）１３６】和Ｎａ７［（Ａ１０２）７（Ｓｉ０２）８９】。
卑矗Ｖｈ岩口昱ｏＦｉｇ．１ＸＲＤＰａｔｔｅｒｎｓｆｏｒＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄＺｅｏｌｉｔｅｓ采用美国Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ公司的ＡＳＡＰ一２０２０型微孔仪，以高纯Ｃ０２为吸附质，在２７３Ｋ测定Ｃ０２吸附等温线。
分子筛样品测试之前都经过６ｈ的３５０４Ｃ抽真空预处理。
（ａ）ＮａＡ（ｂ）ＮａＺＳＭ．５（ｃ）ＮａＹＦｉｇ．２ＳＥＭＩｍａｇｅｆｏｒＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄＺｅｏｌｉｔｅｓ用CO2吸附法分析分子筛的孔结构作者：黄艳芳， 马正飞， 刘晓勤， 姚虎卿， HUANG Yanfang， MA Zhengfei， LIU Xiaoqin，YAO Huqing作者单位：黄艳芳,HUANG Yanfang(南京工业大学,材料化学工程国家重点实验室,南京,210009;南通职业大学,化学工程系,南通,226007)， 马正飞,刘晓勤,姚虎卿,MA Zhengfei,LIUXiaoqin,YAO Huqing(南京工业大学,材料化学工程国家重点实验室,南京,210009)刊名：离子交换与吸附英文刊名：ION EXCHANGE AND ADSORPTION年，卷(期)：2009，25(4)引用次数：0次1.刘春玲.文越华.程杰.郭全贵.曹高萍.刘朗.杨裕生酚醛基活性炭纤维孔结构及其电化学性能研究[期刊论文]-物理化学学报 2005(7)2.陈凤婷.曾汉民几种植物基活性炭材料的孔结构与吸附性能比较--(Ⅰ)孔结构表征[期刊论文]-离子交换与吸附2004(2)3.郭宁.吴明铂.查庆芳.王晓惠玉米芯制备多孔炭及其孔结构的表征[期刊论文]-炭素 2006(2)4.Kruk M.Jaroniec M.Gilpin R K查看详情 1997(3)5.Storck S.Bretinger H.Maier W E查看详情 1998(1)6.Sweatman M B.Quirke N J查看详情 2001(7)7.Cazorla-Amorós D.Alca(n)iz-Monge J.Linares-Solano A查看详情 2003(8)8.Cazorla-Amorós D.Alca(n)iz-Monge J.Linares-Solano A查看详情 1996(11)9.Lozano-Castello D.Cazorla-Amoros D.Linares-Solano A查看详情 2004(7)10.García-Martínez J.Cazorla-Amorós D.Linares-Solano A查看详情 200011.Thompson R W.Huber M J查看详情 1982(3)12.Lechert H.Kacirek H查看详情 1991(7)13.Bellussi G.Perego G.Carati A Innovation in Material Science 198814.Cazorla-Amorós D.Alca(n)iz-Monge J.Linares-Solano A查看详情 1996(20)15.Tao Y S.Kanoh H.Kaneko K查看详情 2003(20)16.Hovath G.Kawazoe K查看详情 1983(6)17.Saito A.Foley H C查看详情 1991(3)18.Cheng L S.Yang R T查看详情 1994(16)19.黄艳芳.马正飞.姚虎卿查看详情 2008(1)1.期刊论文黄艳芳.马正飞.姚虎卿.HUANG Yanfang.MA Zhengfei.YAO Huqing小孔沸石微结构的CO2吸附表征-离子交换与吸附2009,25(1)以3种已知结构的小孔沸石3A、4A和5A为研究对象,以N2和CO2为吸附质,通过吸附数据测定,研究了小孔沸石微孔结构的吸附表征方法.结果表明,N2吸附无法检测4A沸石的孔,而CO2吸附可以检测.对于4A和5A沸石,在35s内CO2吸附就可以达到平衡.HK(Horvath-Kawazoe)柱状模型不能表征4A和5A沸石的孔结构,但是HK球形模型可以,基于最大吸附量、D-A(Dubinin-Astakhov)方程和Langmuir-Freundlich模型计算了4A和5A沸石的微孔孔容,其中根据最大吸附容量和D-A方程计算的微孔孔容与文献值最接近.2.学位论文杨文金炭气凝胶对溶液中有机物吸附特性的研究2007本论文围绕炭气凝胶的孔结构、表面化学性质对吸附的作用展开，首先控制炭气凝胶的孔结构，选择三种不同尺寸大小的吸附质，研究炭气凝胶的孔径分布与吸附的关系，接着以CO2活化的方法对炭气凝胶进行结构改造，重点探讨微孔在吸附中所起的作用。
气凝胶在医学领域中的应用
气凝胶在医学领域中的应用1.引言1.1 概述概述部分的内容：气凝胶是一种由超轻质固体材料构成的多孔材料，具有高度的孔隙结构和大的比表面积。
它逐渐成为医学领域中的研究热点，因为其独特的物理和化学性质以及多功能特性。
气凝胶具有低密度、高吸附性、绝热性和低热导率等特点，这使得它在医学领域中具有广泛的应用潜力。
本文将重点介绍气凝胶在医学领域中的应用。
首先，我们将探讨气凝胶在医学诊断中的应用。
医学诊断是一项关键的医疗活动，而气凝胶可以作为一种有效的生物传感器，用于检测和诊断多种疾病。
其高度多孔的结构可以提供更大的表面积用于生物分子的吸附，从而实现更高灵敏度的检测。
其次，我们将介绍气凝胶在药物传递中的应用。
药物传递是一种常见的治疗方式，而气凝胶可以用来包埋和传递药物，以达到更好的治疗效果。
通过对气凝胶在医学领域中的应用的深入探讨，我们可以看到其巨大潜力和广阔前景。
利用气凝胶作为载体，可以提高药物输送的效率和精确度，减少不良反应，并促进治疗的个性化。
此外，气凝胶还可以用于生物医学材料的制备和组织工程领域，为医学研究和治疗提供更多可能性。
在接下来的章节中，我们将更详细地探讨气凝胶在医学诊断和药物传递中的具体应用。
通过研究这些应用领域，我们可以加深对气凝胶在医学领域中的作用和优势的理解，为未来的研究和应用提供更多的思路和启发。
最后，我们将总结目前气凝胶在医学领域的应用，并展望其未来的发展前景。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下：文章结构本文将探讨气凝胶在医学领域中的应用。
全文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将通过概述、文章结构和目的来介绍本文的主要内容和研究动机。
首先，我们将通过概述部分简要介绍气凝胶的基本概念和特点，以及其在医学领域中的广泛应用。
接下来，文章结构部分将概述本文的主要章节和各章节的内容安排，以便读者能更好地理解全文的组织结构。
最后，我们将明确本文的目的，即通过深入研究气凝胶在医学领域中的应用，探讨其潜在的价值和发展前景。
功能性纤维素基气凝胶的制备及其对染料的吸附降解行为研究
研究不足与展望
功能性纤维素基气凝胶的制备方法仍有待优化
为了进一步提高气凝胶的性能，需要进一步研究不同制备条件对其性能的影响，探索更加 优化的制备方法。
吸附降解行为研究有待步研究不同染料种 类、浓度等因素对其性能的影响，以便更好地应用于实际废水处理中。
01
通过化学改性、物理交联等手段，成功制备出具有优异性能的
功能性纤维素基气凝胶。
吸附降解行为研究效果显著
02
功能性纤维素基气凝胶对染料具有较好的吸附降解性能，可有
效降低废水中的染料含量，实现废水的净化处理。
循环使用性能优良
03
功能性纤维素基气凝胶具有较好的循环使用性能，经过多次使
用后仍能保持较高的吸附降解效果。
面临的挑战与解决方案
01
02
03
04
05
面临的挑战
功能性纤维素基气凝胶的 制备过程复杂，对设备要 求高，且在吸附降解染料 过程中可能面临染料种类 多、浓度变化大等问题， 对气凝胶的性能要求较高 。
解决方案
针对以上问题，可以采取 以下措施
1. 优化制备工 艺
通过调整原料配比、反应 条件等参数，提高气凝胶 的比表面积和孔结构，提 高其吸附性能。
04
功能性纤维素基气凝胶在 染料废水处理中的应用前
景与挑战
应用前景与技术路线
应用前景
功能性纤维素基气凝胶具有高比表面积、多 孔结构和良好的吸附性能，在染料废水处理 领域具有广阔的应用前景。
技术路线
通过制备功能性纤维素基气凝胶，研究其对 染料的吸附降解行为，探索最佳吸附和降解 条件，为染料废水处理提供新的技术路线。
吸附降解实验及结果分析
实验方法
通常采用静态吸附实验和动态吸附实验两 种方法，分别研究在静态和动态条件下的 染料吸附降解行为。实验中需控制变量， 如温度、湿度、pH值、染料浓度等。
纳米多孔材料炭气凝胶及其在电吸附领域的应用
纳米多孔材料炭气凝胶及其在电吸附领域的应用一、引言1.1 纳米多孔材料炭气凝胶的定义和特点在当今世界科技发展的大潮下，纳米多孔材料炭气凝胶作为一种新型材料，其独特的多孔结构和高比表面积使其在吸附、分离、储能等领域展现出巨大的应用潜力。
1.2 研究意义和应用前景对纳米多孔材料炭气凝胶的研究不仅有助于深入理解其结构与性能的相关规律，还能为其在电吸附领域的应用提供更多的可能性，进而推动相关领域的技术创新和发展。
二、纳米多孔材料炭气凝胶的制备与表征2.1 制备工艺及条件纳米多孔材料炭气凝胶的制备工艺通常包括前驱体溶胶制备、凝胶化、冷冻干燥等步骤，制备条件对材料的结构和性能起着至关重要的影响。
2.2 结构表征技术采用氮气吸附-脱附、扫描电镜等表征手段，能够有效地对纳米多孔材料炭气凝胶的孔隙结构、比表面积等性能进行评估和分析。
三、纳米多孔材料炭气凝胶在电吸附领域的应用3.1 电吸附原理纳米多孔材料炭气凝胶由于其独特的多孔结构和高比表面积，能够在外加电场的作用下，实现对溶液中离子或分子的高效吸附和去除。
3.2 应用案例分析以纳米多孔材料炭气凝胶为电极材料的电吸附设备，可广泛应用于废水处理、电解质吸附等领域，其高吸附效率和循环利用的特点，使其在环保和资源可持续利用方面具有重要意义。
四、对纳米多孔材料炭气凝胶的个人理解和展望4.1 理论认识与实际应用纳米多孔材料炭气凝胶作为一种新型材料，其多孔结构和高比表面积为其在电吸附领域的应用提供了广阔的空间，然而在实际应用中，仍需进一步研究其制备工艺、结构调控等方面的关键问题。
4.2 未来发展趋势随着环境保护意识的不断增强和材料科学技术的不断进步，纳米多孔材料炭气凝胶在电吸附领域的应用前景将越发广阔。
未来，我们可以预见其在废水处理、能源储存等领域将有更多创新应用出现。
五、总结本文主要针对纳米多孔材料炭气凝胶在电吸附领域的应用进行了深入探讨，并结合制备与表征、电吸附原理和应用案例分析，从多个角度对其进行了全面评估。
表面氧化改性对碳气凝胶的分散性和导电性的影响
黄 华庆 徐 云龙 张 书诚 江 琼 姜 复松
２０ ３ ） ０ ２７
（ 华东理工大学材料科学与工程学院超细 材料 制备与应 用教育部重点实验室 ， 上海
文
摘 为 了得 到 具有优 良的分 散性 和导 电性 的碳 气凝胶 。 究 了碳 气凝胶 的硝 酸氧 化 改 性 温度 对碳 气 研
凝 胶 的结构 和性 能 的影 响。通 过 Ｆ Ｉ Ｘ Ｓ Ｚ ｔ ＴＲ、 Ｐ 、ｅａ电位 、 Ｒ Ｘ Ｄ和 Ｎ 等 温吸 附一 附等技 术 对样 品进行 表征 ， 果 ， 脱 结 表 明 ： 酸 氧化 改善 分散 性的机 理在 于对碳 气凝 胶 表 面 的含 氧 官能 团数 量 的改 变 ， 硝 而且 氧 化 温度 越 高 ， 氧 官 含
ｔａ ａ ｈｇ ｍ ｅａｕｅ（０Ｃ， ７ ７ Ｖ．Ｉ０Ｃ， ． ％ ） ｗ ｉ ａ ｔ ｉｕｅ ｏｔｅｈｇ ｅ ｕ ｂ ｒｏ ｉ ｏ ｈ ｔ ｔ ｉ ｔ ｐ ｒｔｒ ４ ￣ ８ ． ％ Ｓ Ｏ ￣ ２ ５ ｈ ｅ ， ｈｃ ｗ ｓａ ｒ ｔ ｔ ｉ ｒｎ ｍ ｅ ｆｍ ｃ — ｈ ｔｂ ｄ ｈ ｈ ｒ
ＸＰＳ， ｔ ｏ ｅ ｔ ｌ Ｚｅａ ｐ ｔ ｎ ｉ ，ＸＲＤ ｎｄ Ｎ２ｉｏ ｈ ｒ ｌａ ｓ ｒ ｉｎ－ ｅ ｏ ｐ ｉｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ．Ｉ ｓｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｈ ｉｐｅ ｓｏ ｔｂｉ — ａ ａ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｄ ｏ ｐｔｏ ｄ ｓ ｒ ｔｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｔｗａ ｏ ｎ ｈ ｔｔ ｅ ｄ ｓ ｒ ｉｎ ｓａ ｌ ｉ ｔ ｆｔ ａ ｂ ｎ ａ ｒ ｇ ｌ ｓ ｃｏ ｅｙ ａ ｓ ｃａ ｅ ｔ ｈ ｘ ｇ ｎ—ｏ ｔ ｉ ｎ ｕ ｃｉ ｎ ｌｇ ｏ ｐ ｎ ｔ ｕ ｆ ｃ Ｆ ｒＣ ｒ — ｙ ｏ ｈｅ ｃ ｏ ｅ ｏ ｅ ｓｗａ ｌ ｓ ｌ ｓｏ ｉｔｄ ｗｉｈ ｔ ｅ ｏ ｙ ｅ ｃ ｎ ａｎｉｇ ｆ ｎ ｔ ａ ｒ ｕ ｓｏ ｈｅ ｓ ｒａ ｅ． ｏ Ｏ ｒ ｏ ｎ ｐａ ｓ ｎ， ｏ ｄ ｃ ｉｉｙ ｏ ａ ｂ ｎ ａ ｒ ｇ ｌ ｓｗｅｌｋｅ ｆｅ ｘ ｄ ｔｏ ｒ ａｍｅ ｔｂ ｉ ｒ ｏ ｃ ｎ ｕ ｔｖｔ ｆｃ ｒ ｏ ｅ ｏ ｅ ｓｗａ ｌ ｐｔａ ｔｒｏ ｉ ａｉｎ ｔｅ ｔ ｎ ｙ ＨＮＯ３ａ ｏ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ａｈ ｒｔ ｎ ｔｌｗ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｒ ｔ ｅ ｈａ
聚乙烯醇气凝胶中碳基微球及其吸附性质研究
聚乙烯醇气凝胶中碳基微球及其吸附性质研究在环保与低碳的大背景下，固体废弃物处理与资源化利用成为了人们关注的热点领域。
聚乙烯醇气凝胶作为一种新型的吸附材料，不仅具有良好的吸附性能，而且具有低成本、易制备等优点，成为了固体废弃物处理和资源化利用的新方法。
碳基微球作为聚乙烯醇气凝胶的一种常见载体，其吸附性质备受关注。
本文将就聚乙烯醇气凝胶中碳基微球及其吸附性质进行探究。
一、聚乙烯醇气凝胶的制备方法聚乙烯醇气凝胶的制备方法多种多样，常见的方法包括化学法、物理法、生物法等。
其中，物理法制备的聚乙烯醇气凝胶具有结构稳定、吸附率高等优点，是目前应用最广泛的方法。
常见的物理法制备方法有溶剂置换法、浸润法、300倍活性炭法等。
二、聚乙烯醇气凝胶中碳基微球的制备方法碳基微球作为载体可以有效增加聚乙烯醇气凝胶的比表面积和孔隙度，提高其吸附性能。
目前常见的碳基微球制备方法有水热碳化法、电化学法、生物质炭化法等。
碳基微球的制备方法与制备条件对聚乙烯醇气凝胶的吸附性能有着重要的影响。
三、聚乙烯醇气凝胶中碳基微球的吸附性质碳基微球对聚乙烯醇气凝胶的吸附性质影响着整个吸附过程的效率和品质。
吸附性质包括吸附容量、吸附速度、吸附准确度等多方面因素。
在制备过程中，需要从结构、孔径大小、表面改性等多个方面着手，优化其吸附性能。
四、聚乙烯醇气凝胶中碳基微球的应用聚乙烯醇气凝胶中碳基微球的应用范围相当广泛，包括环境污染修复、污水处理、废水处理、有机污染物处理等。
其中，聚乙烯醇气凝胶中碳基微球的应用在氟化物污染物治理方面表现尤为出色。
通过对氟化物的高效吸附作用，聚乙烯醇气凝胶中碳基微球可以将氟化物从水体中除去，达到了除污治理的效果。
总之，聚乙烯醇气凝胶中碳基微球具有很高的应用前景，在工业废水处理、环境污染治理等多个领域均有广泛的应用。
通过优化其吸附性能，在未来的资源化利用过程中继续发挥着重要的作用。
影响活性炭吸附的因素和识别方法
影响活性炭吸附的因素和识别方法参考资料：/esite/detail10012867.htm活性炭的吸附过程和作用原理较为复杂，因此影响因素也较多。
活性炭对于某一种物质的吸附能力与活性炭的原材料性质、碳化及活化的整个过程、吸附的环境因素以及再生操作过程都有密切的关系，影响活性炭吸附的主要因素有：吸附因素1、与活性炭吸附能力最直接的因素是表面的氧化物复体的性能。
最简单的复体可以认为是一氧化碳和二氧化碳的复体。
2、活性炭滤料表面氧化物的成分主要受活化过程的影响。
一般在300-500℃以下用湿空气制造的活性炭中，酸性氧化物占优势;而在800-900℃以下，用空气、蒸汽或二氧化碳为活化氧化剂所制造的活性炭中，碱性氧化物占优势。
在500-800℃之间制造的活性炭则具有两性性质。
3、酸性氧化物使活性炭具有极性的性质，因之倾向于吸附极性较强的化合物。
特别应该注意的是那些类似羟基的基团。
这些带极性的基团易于吸附带极性的水，因而阻碍了在水溶液中吸附非极性物质的过程。
活性炭老化后就降低了对于水中大多数有机物的吸附容量。
4、活性炭表面的金属离子部位带有正电荷，对那些带有过剩电子部位的分子有吸附力，可以增加活性炭吸附的速率。
5、温度的影响。
吸附是放热反应。
吸附热，即活性炭吸附单位重量的吸附质(溶质)放出的总热量，以KJ/mol为单位。
吸附热越大，温度对吸附的影响越大。
另一方面，温度对物质的溶解度有影响，因此对吸附也有影响。
用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。
活性炭吸附值的识别方法一、碘值：碘值是活性炭的一个性能差数，果壳,竹炭,煤制的碘值都在几百,活性炭原料碘值从800，850，900，950，1000，1100mg/g等多种(碘值是液相吸附指标,大体能看出活性炭的比表面积大小及微孔是否发达,气相吸附指标关健看:CTC吸附值,苯吸附值.好的活性炭CTC>100%,苯吸附>50%)，吸附能力也不同!成本价格也不同!同碘值的活性炭椰壳对小分吸附效果最好,不同应用选择不同材质的活性炭。
表面改性的活性炭纤维在气体净化中的应用
Chenmical Intermediate当代化工研究2017·0224技术应用与研究气甲烷浓度和收率，但解吸压力越低，真空泵的能耗越高，若兼顾装置能耗，则存在一个最佳解吸压力，本试验最佳解吸压力为-70kPa。
(4)置换过程的影响置换过程是以纯度较高的产品气通入吸附塔内置换残留杂质气体的过程，是变压吸附装置入口原料气浓度较低时，获取高纯度产品的重要措施。
图5为维持原料气流量、吸附压力、吸附时间、解吸压力、均压次数、最终升压时间不变时，有无置换过程以及置换时间不同对产品气甲烷浓度和回收率的影响。
图5 置换过程对产品气甲烷浓度和收率的影响从图5可以看出，增加置换过程后，产品气的甲烷浓度有了大幅度的提高，同时产品气甲烷收率也有一定的下降，但下降幅度不大。
随着置换时间的延长，产品气甲烷浓度也逐步提高，但在延长到一定时间后，甲烷浓度提高幅度很小，反而产品气甲烷收率有了大幅度的下降。
主要原因是增加置换过程后，以纯度较高的产品气从吸附塔底部通入吸附塔内，使得塔内吸附剂床层的吸附传质区逐渐向吸附塔顶部移动，将残留的杂质气体排出吸附塔，吸附塔内甲烷浓度大幅度提高，解吸出来的产品气甲烷浓度也有了大幅度的提升；同时，在置换过程中，随着吸附传质区向吸附塔顶部移动，也会有部分甲烷随着氮气等杂质气体排出吸附塔，导致产品气甲烷收率降低。
随着置换时间的延长，吸附传质区接近并达到吸附塔顶部，此时吸附塔内残留的氮气等杂质气体基本被排出吸附塔，吸附塔内甲烷浓度达到较高且稳定的浓度，产品气甲烷收率也不会出现大幅度的下降，此时如继续延长置换时间，吸附传质区将被移出吸附塔外，塔内大量的高浓度甲烷也将被排出吸附塔，导致产品气甲烷收率的急剧下降。
因此，存在一个最佳置换时间。
本试验最佳置换时间为60~90s。
4.结论(1)延长吸附时间可以提高产品气甲烷浓度，但甲烷收率会随着吸附时间的增加而降低。
存在一个最佳吸附时间，即可保证产品气甲烷浓度，又能兼顾产品气甲烷收率。
玉米秸秆碳气凝胶材料的制备及吸附性能研究
山东化工SHANDONG CHEMICAL HDUSTRY・38・2020年第49卷玉米秸秆碳气凝胶材料的制备及吸附性能研究代国帅1$，张棋2（1-济宁市第一中学，山东济宁272000；2•营口理工学院，辽宁营口115014）摘要:本论文以新鲜玉米秸秆为碳源,通过水热处理+冷冻干燥法制备了一种新型碳气凝胶材料。
采用FTIR和SEM等技术对碳气凝胶的表面化学基团、形貌结构进行了表征。
考察了玉米秸秆碳气凝胶材料对罗丹明B和孔雀石绿模拟染料废水的吸附性能&实验结果表明，玉米秸秆碳气凝胶最佳制备条件:温度190t，时长10h o常温条件时，在罗丹明B或孔雀石绿模拟废水（初始浓度均为10mg/P,初始废水pH为染料废水的自然酸碱度）中加入碳气凝胶（加入量为0.5g/P），经过1h恒温震荡吸附后，所制备的玉米秸秆碳气凝胶对孔雀石绿的去除率为93.5%,对罗丹明B的去除率为62长％&循环使用6次到10次,对废水中染料的脱除率略有降低&关键词:玉米秸秆;气凝胶;水热反应;染料废水;吸附性能中图分类号:TQ427.26文献标识码：A文章编号：1008-021X（2020）21-0038-03Preearahon of Caibon Aergel From Corn Straw and Its Adsorption PropertietDai Guoshuai$,Zha$g Qi2(1.Jining NoT High School,J ining272000,China； 2.Yingkou Insitute ol Technology,Yingkou115014,China)Abstrah:The carbon aerogel was synthesized by hydrothermal treateent and freeze-drying method using corn straw as carbon source and characterized by FTIR and SEM.The adsorption capabCties of carbon aerogel to Rhodamine B and malachite green in the siculated wastewater were studied.The expericental results show that the opticum preparation conditions of corn straw carbon aerogee are：190t,10h.Under the conditions of Rhodamine B or malachite green mass concentration10mg/L,carbon aerogel dosaye0.5g/L,room temperature,nature pH and adsorption tice1h,the removal rates of Rhodamine B and malachite green are932%and62.1%,respectively；After6-10tices of reuse,the removal rate of Rhodamine B and malachite green are decreased slightly.K$y wordt：coen sieaw；aeeogee；hydeoiheemaeeeacioon；dyewasiewaiee；adsoepioon capacoiy1引言我国是化学染料生产大国，化学染料产量和贸易量排名均位居世界第一。
埃洛石纳米涂层对聚氨酯海绵的改性及其对阻燃性和染料吸附性能的影响
技术交流埃洛石纳米涂层对聚氨酯海绵的改性及其对阻燃性和染料吸附性能的影响吴帆，田越，胡泷莹，刘明贤*暨南大学化学与材料学院材料系，广东广州，511443*通讯作者：*************.cn手机：135****2830摘 要：埃洛石纳米管(Halloysite nanotubes，HNTs)是一种具有独特结构和性质的天然矿物纳米材料，其在功能材料、生物医药、环境修复等高新技术领域的应用凸显出愈来愈重要的价值。
H N T s具有良好的耐高温性和吸附性，本工作结合P U海绵良好的多孔结构和高效简便的浸涂法，实现了具有良好吸附性和阻燃性的二合一多功能海绵的制备。
通过浸泡涂覆法将P U海绵浸入H N T s分散液中来改善海绵的耐高温性和染料吸附性，制备了埃洛石纳米涂层改性的P U海绵。
埃洛石纳米涂层通过氢键等相互作用均匀地结合到P U海绵表面。
结果表明，涂覆后的P U海绵依然能够保持较高的孔隙率，且海绵的表面从疏水性转变为超亲水性。
HNTs涂覆的PU(HNTs-PU)海绵的亚甲基蓝吸附量提升了七倍以上。
此外，埃洛石纳米涂层显著改善了PU海绵的阻燃性能，HNTs-PU海绵可以自动熄灭，并防止海绵熔化滴落。
针对HNTs-PU海绵涂覆后掉粉严重的现象，加入丁吡胶乳等物质改善其掉粉率，更有效提升阻燃性能。
关键词：埃洛石纳米管；聚氨酯；丁吡胶乳；纳米涂层；浸泡涂覆；阻燃；吸附1. 引言P U是世界上第六大聚合物，年产量约为1756.5万吨[1]。
其中，P U海绵是使用最多的P U 产品[2,3]。
P U海绵具有以下优点：低密度、高吸附、良好的透气性、耐有机溶剂、通风、隔音和保温[4,5,6]。
但P U海绵易于燃烧，并且燃烧非常快[7,8]。
由于P U海绵的开孔结构，在燃烧过程中，海绵与空气的接触面积相对较大，这使其易于着火，火焰易于扩散而不会自熄[9]。
因此，提高PU海绵的阻燃性能具有重要的现实意义。
为了提高PU海绵的耐火性，通常采用通过机械混合的方法掺入含卤素、氮和磷化合物的阻燃剂，或将阻燃剂化学结合到P U分子链中[10,11,12]。
木棉基炭气凝胶的制备、表征及其吸附性能研究
第41卷第2期2021年4月林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业Chemistry and Industry of Forest Products Vol.41No.2Apr.2021㊀㊀收稿日期:2020-01-06㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(31971601);东北林业大学 双一流专项-创新人才培养 (000/41113102)㊀㊀作者简介:侯浩强(1998 ㊀),男,河南郑州人,硕士生,主要从事生物质材料和能源研究工作㊀∗通讯作者:刘守新,教授,博士生导师,研究领域为生物质功能炭材料以及光催化材料;E-mail :liushouxin@㊂doi:10.3969/j.issn.0253-2417.2021.02.007木棉基炭气凝胶的制备㊁表征及其吸附性能研究HOU Haoqiang ㊀侯浩强,孙文野,李双宾,苗祥森,刘守新∗(东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040)摘㊀要:以木棉为原料,采用均质-常压干燥-炭化法制备出了中空管状的木棉基炭气凝胶(KFCA )㊂利用SEM ㊁氮气吸附/脱附㊁XRD ㊁拉曼光谱㊁FT-IR ㊁XPS 和接触角测试对KFCA 的表面形貌㊁孔隙结构㊁晶相结构和表面化学组成进行表征,并以常见的有机溶剂及油类为吸附质研究了KFCA 的吸附性能㊂研究结果表明:KFCA 具有独特的中空管状结构,且表现出低密度㊁表面疏水㊁比表面积大和孔隙发达等优点㊂800ħ炭化温度下制备的KFCA (KFCA-800)的水接触角为134.0ʎ,比表面积为170.22m 2/g ,平均孔径为4.022nm ,孔容积为0.22cm 3/g ;KFCA-800由C ㊁H ㊁O 组成,其中C 主要以C O 和C C 官能团形式存在㊂炭化温度对KFCA 吸附性能有一定的影响,其中以KFCA-800吸附性能最佳,对泵油㊁大豆油㊁二甲基甲酰胺(DMF )㊁乙醇㊁丙酮㊁正己烷㊁苯和二甲苯的吸附容量分别可达52.3㊁34.15㊁75.21㊁72.26㊁54.16㊁52.79㊁62.06和38.95g /g ㊂此外,KFCA 可以通过简单的干燥和萃取-干燥法再生,KFCA-800在循环吸附5次后,对乙醇的吸附容量为69.54g /g (达初始吸附量的90%以上),对大豆油的吸附容量为26.16g /g (达到初始吸附量的75%左右)㊂关键词:木棉纤维;炭气凝胶;常压干燥;中空管状;吸附中图分类号:TQ35㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:0253-2417(2021)02-0047-08引文格式:侯浩强,孙文野,李双宾,等.木棉基炭气凝胶的制备㊁表征及其吸附性能研究[J ].林产化学与工业,2021,41(2):47-54.Preparation,Characterization and Adsorption Properties of Kapok-based Carbon AerogelsHOU Haoqiang,SUN Wenye,LI Shuangbin,MIAO Xiangsen,LIU Shouxin (College of Material Science and Engineering,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China )Abstract :A kapok fiber carbon aerogel(KFCA)with hollow tubular structure was synthesized through the homogenous treatment,ambient pressure drying and carbonization.The surface morphology,pore structure,crystal structure and chemical composition of KFCA were characterized by scanning electron microscopy (SEM ),N 2adsorption /desorption isotherms,X-ray diffraction (XRD),Raman spectroscopy,Fourier transform infrared(FT-IR)spectroscopy,X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)and water contact angle(WCA).The adsorption properties of KFCA were studied with the commonly used organic reagents and oils as adsorbate.The results indicated that KFCA had an unique hollow tubular structure with low density,hydrophobic surface,large specific surface area and developed pores.The water contact angle of KFCA-800(which was carbonized at 800ħ)was 134.0ʎ,specific surface area was up to 170.22m 2/g,the average pore diameter was 4.022nm and the pore volume was 0.22cm 3/g.KFCA-800was composed of C,H and O.C O and C C functional groups were detected on the surface of KFCA-800.Carbonization temperature had a certain effect on the adsorption performance of KFCA,among which KFCA-800had the best adsorption performance.Its adsorption capacities of pump oil,soybean oil,N,N-dimethylformamide(DMF),ethanol,acetone,n -hexane,benzene and xylene were reach up to 52.3,34.15,75.21,72.26,54.16,52.79,62.06and 38.95g /g.In addition,KFCA could be regenerated by the methods of direct drying and extraction-drying.The adsorption capacities of KFCA-800for ethanol and soybean oil were 69.54g /g (more than 90%of the initial adsorption capacity)and 26.16g /g (about 75%of the initial adsorption capacity)respectively after five adsorption-regeneration cycles.48㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第41卷Key word:kapok fiber;carbon aerogel;ambient pressure drying;hollow tubular structure;adsorption炭气凝胶是将气凝胶经高温炭化后得到的一种具有三维立体结构的炭材料,它保留了气凝胶轻质多孔㊁比表面积高和炭材料化学稳定性高的优点[1]㊂尤其是炭化过程赋予了炭气凝胶表面疏水和孔隙发达的结构,使其对有机溶剂和油类具有良好的吸附性能[2-4],在油水分离[5]㊁有机溶剂泄露[6]及溢油处理[7]等领域有良好的应用前景㊂然而,传统的酚醛炭气凝胶不仅存在原料有毒且价格高的缺点,而且凝胶化过程长㊁干燥成本高[8]㊂因此,寻找低成本原料,优化炭气凝胶的制备方法及条件是炭气凝胶规模化应用的必由之路㊂目前,炭气凝胶的制备过程大多使用超临界干燥[9-10]和冷冻干燥[11]㊂超临界干燥利用超临界流体消除了溶剂在气液界面的表面张力,不会引起凝胶的收缩和开裂,基本保持了凝胶的网络结构[9]㊂但是超临界干燥时需要高温高压条件,使干燥设备成本高,操作具有一定的危险性㊂冷冻干燥工艺中,凝胶内的溶剂先冷冻凝固,随后在低温低压下通过升华的方式消除溶剂从而避免气液界面的形成㊂冷冻干燥周期长,且必须配备真空系统和低温系统,操作成本较高[11]㊂常压干燥可以解决上述2种干燥方法所存在的成本问题,目前已有通过使用溶剂置换[12]和添加表面活性剂[13]的方法进行常压干燥制备炭气凝胶的报道[14-16]㊂生物质是自然界中储碳量最丰富的物质,具有来源广泛㊁价格低廉㊁环境友好等优点,利用生物质资源作为前驱体制备生物质基炭气凝胶的研究备受关注[17-20]㊂木棉纤维是从木棉树的籽荚中提取的一种具有天然管状结构的植物纤维,其具有含量丰富㊁可再生等优点[21]㊂木棉纤维的天然管状结构为吸附质的储藏提供了大量位置且有助于吸附质的快速吸附㊂本研究以木棉纤维为原料,采用均质-常压干燥-炭化法制备木棉基中空管状炭气凝胶(KFCA),并将其应用于吸附有机溶剂和油类,通过探讨其循环吸附能力及炭化温度对吸附性能的影响,以期获得性能优异的有机溶剂及油类的吸附剂㊂1㊀实验1.1㊀材料与仪器木棉纤维购自中国南宁;大豆油购自哈尔滨家乐福超市;泵油购于石家庄润康油脂公司;亚氯酸钠㊁无水乙醇㊁冰醋酸㊁丙酮㊁甲苯㊁二甲苯㊁正己烷㊁N,N-二甲基甲酰胺(DMF)㊁苏丹Ⅲ等试剂,均为分析级,购自上海阿拉丁化学试剂有限公司㊂Quanta200型环境扫描电子显微镜(SEM),美国FEI公司;ASAP2020型全自动比表面积及孔隙度分析仪,美国Micromeritics公司;NicoletiS10傅里叶红外(FT-IR)光谱仪,美国Thermo fisher公司; Renishaw inVia显微拉曼光谱仪,英国Renishaw公司;D/max2200型X射线衍射(XRD)仪,日本理学公司;VG Thermo probe型X射线光电子能谱(XPS)仪,美国Thermo electron公司;DSA25型接触角测试仪,德国KRUSS公司;KLJK-8型均相反应器,烟台科立化工设备有限公司㊂1.2㊀木棉基中空管状炭气凝胶(KFCA)的制备将木棉纤维分别用水和无水乙醇清洗2遍,烘干后将干净的木棉纤维粉碎备用(粒径ɤ2mm)㊂将8g粉碎的木棉纤维㊁400mL水和4g亚氯酸钠[22]加入圆底烧瓶中,然后加入2mL冰醋酸(缓慢滴加,将pH值调至4~5),将圆底烧瓶置于80ħ水浴中,并在800r/min转速下搅拌㊂每隔1h加4g亚氯酸钠和2mL冰醋酸,共3次㊂用布氏漏斗和真空抽滤瓶将上述样品水洗至中性,再用无水乙醇洗3次,保证水全部被无水乙醇替换㊂将洗好的木棉纤维重新分散在800mL无水乙醇中,在乳化机作用下形成均匀悬浮液,过滤成形,置于60ħ烘箱中干燥,得到木棉纤维气凝胶(KFA)㊂将获得的KFA装入管式炉中,在N2气流下以3ħ/min的升温速率加热到300ħ,保持2h,然后以5ħ/min的升温速率分别加热到600㊁700㊁800和900ħ,并在该温度下保持2h,最后自然冷却到室温,得到的样品即为KFCA,分别命名为KFCA-t(t=600㊁700㊁800和900)㊂1.3㊀分析与表征将粉末状KFCA样品用导电胶固定在样品台上,经喷金处理后用Quanta200型环境扫描电子显微第2期侯浩强,等:木棉基炭气凝胶的制备㊁表征及其吸附性能研究49㊀镜以5kV加速电压扫描观测样品表面形貌;采用ASAP2020型全自动比表面积及孔隙度分析仪将样品脱气,150ħ脱气3h,然后在77K液氮温度下进行氮气吸附/脱附,进行孔隙结构分析;利用NicoletiS10 FT-IR光谱仪测定样品的红外光谱,光谱扫描范围为500~4000cm-1;使用Renishaw inVia显微拉曼光谱仪测定样品的结晶程度,激发波长532nm,扫描范围100~3500cm-1;采用配备Cu靶Kα射线(λ= 0.15406nm)的D/max2200型X射线衍射仪分析样品的晶体结构,扫描范围5~80ʎ,扫描速度5(ʎ)/min;采用VG Thermo probe型X射线光电子能谱仪分析元素存在状态,激发源为Mg Kα;接触角测试由DSA25型接触角测试仪完成㊂1.4㊀吸附性能测试在室温下,将一定质量的KFCA缓慢浸入有机液体中,保持静态吸附30s,使炭气凝胶对有机溶剂或油类吸附饱和;擦拭表面残留液体后立即称量KFCA的质量以避免吸附的有机液体挥发;之后,将KFCA回收㊂采用以下公式计算KFCA的吸附容量(Q):Q=(m2-m1)/m1式中:Q 样品的吸附容量,g/g;m1 吸附前样品的质量,g;m2 吸附后样品的质量,g㊂1.5㊀再生性能测试通过重复1.4节吸附过程,观察炭气凝胶形态并计算吸附效率的变化来评估KFCA的可循环性㊂将一块已知质量的KFCA缓慢浸入乙醇和大豆油中,室温下放置30s㊂然后将样品取出,将表面擦干迅速称质量㊂最后,乙醇吸附样品经80ħ直接干燥再生3h回收KFCA;大豆油吸附样品在乙酸乙酯中浸泡3次,在100ħ干燥1h后回收㊂实验过程中,吸附/解吸重复5次,并计算每次循环后样品的吸附容量㊂2㊀结果与讨论2.1㊀KFCA的结构表征2.1.1㊀形貌分析㊀制备的块状KFCA可以稳定地放在柔软的花朵上且不引起任何形变,表明KFCA具有较低的密度㊂如图1所示,将木棉纤维气凝胶(KFA)和KFCA在水中浸泡3h来评价2种材料在水中的稳定性,可以看出,KFA发生明显的润涨和形变,而KFCA仍然保持块状形态完整㊂a.0h;b.3h图1㊀木棉纤维气凝胶和炭气凝胶在水中浸泡的照片Fig.1㊀Photos of kapok fiber aerogel(KFA)and KFCA soaked in water 图2为天然木棉纤维㊁KFCA-t和KFA的SEM图㊂由图可知,木棉纤维经历均质处理㊁常压干燥以及炭化后,所得KFCA的管状结构整体保持完整㊂如图2(c)~图2(f)所示,随着炭化温度升高,纤维有断裂㊁褶皱和新孔洞生成的趋势㊂当煅烧温度达900ħ时,KFCA-900中的部分管状结构塌陷㊁破碎㊂2.1.2㊀孔结构分析㊀图3为在不同炭化温度下制备的KFCA的氮气吸附/脱附等温线和孔径分布图㊂根据IUPAC的分类,KFCA的N2吸附/脱附等温线属于Ⅳ型吸附等温线㊂在低的相对压力下,气体吸附量略有增加,说明所制备的炭气凝胶材料微孔较少㊂同时曲线均出现明显的滞后环,表明了介孔结构的存在㊂孔径分布图(图3(b))也可以证实该结果㊂KFCA-t的比表面积㊁孔容和孔径数据见表1㊂由表1可以看出,随着炭化温度的升高,KFCA的比表面积㊁孔容均增大,这与之前的报道一致[23]㊂50㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第41卷a.木棉纤维kapok fiber,ˑ3000;b.木棉纤维气凝胶kapok fiber aerogel(KFA),ˑ100;c.KFCA-600,ˑ1000;d.KFCA-700,ˑ1000;e.KFCA-800,ˑ1000;f.KFCA-900,ˑ1000图2㊀木棉纤维㊁木棉纤维气凝胶及KFCA 的SEM 图Fig.2㊀SEM images of kapok fiber ,KFA and KFCA图3㊀KFCA-t 的N 2吸附/脱附等温线(a )和孔径分布图(b )Fig.3㊀N 2adsorption /desorption isotherms (a )and pore size distribution curves (b )of KFCA-t表1㊀KFCA-t 的比表面积㊁孔隙体积和平均孔径Table 1㊀Specific surface area ,pore volume and average pore size of KFCA-t样品samples 比表面积/(m 2㊃g -1)BET specific surface area孔容积/(cm 3㊃g -1)total pore volume 平均孔径/nm average pore diameter KFCA-60051.350.098.598KFCA-700134.290.177.295KFCA-800170.220.22 4.022KFCA-800∗156.610.19 4.108KFCA-900192.480.32 3.2861)∗:乙醇循环吸附5次后样品the sample after five adsorption-regeneration cycles of alcohol 2.1.3㊀晶相结构分析㊀图4(a)为KFA 和KFCA-800的XRD 谱图,气凝胶样品经常压干燥后在16.3ʎ和21.9ʎ附近有强烈的特征峰,分别对应纤维素Ⅰ的典型(110)和(002)晶面[24]㊂炭化后,这些峰明显变弱,KFCA-800在22.6ʎ和43.5ʎ附近出现新的峰,分别对应炭的(002)和(101)晶面,表明在炭化过程中纤维素晶体结构被破坏并形成无定形炭㊂KFA 以及KFCA-t 的拉曼光谱㊀第2期侯浩强,等:木棉基炭气凝胶的制备㊁表征及其吸附性能研究51图(图4(b))同样反映出该特性㊂由图4(b)可知,1350和1590cm-1处对应的D峰和G峰是类石墨碳的典型拉曼峰,分别反映出类石墨碳结构的缺陷和sp2碳原子的石墨化程度,D峰和G峰的强度比(R= I D/I G)与材料的石墨化程度成反比[23]㊂KFA的D峰和G峰很难识别,而KFCA两个特征峰强度很高,表明KFA在炭化过程中形成有大量缺陷的类石墨结构㊂经计算,KFCA-600~KFCA-900的R值分别为0.71㊁0.85㊁0.87和0.92,可以看出随着炭化温度的升高,D带增强,KFCA中碳基晶格缺陷的无定形碳增加,石墨化程度降低㊂a.XRD;b.拉曼光谱Raman spectra;c.FT-IR;d.XPS;e.C1s XPS分峰C1s XPS peak(KFCA-800)图4㊀不同样品的各式表征图谱Fig.4㊀Profiles of various characterization for different samples2.1.4㊀表面化学结构分析㊀样品的红外谱图如图4(c)所示,KFA显示出典型的纤维素特征峰,如3414cm-1处强且宽的峰对应 OH的伸缩振动;2918cm-1处的特征峰是由饱和碳的C H伸缩振动引起的[25];1737和1235cm-1处的特征峰分别对应饱和脂肪醛C O和C O的伸缩振动;1030cm-1处的宽峰则对应C O C伸缩振动或C C骨架振动[19];660cm-1处的宽峰对应饱和碳的C H弯曲振动㊂这表明KFA中含大量碳碳单键㊁醚键㊁羟基㊁醛基等基团㊂KFCA-600在1598㊁872及747cm-1附近出现新的特征峰,分别对应C C的伸缩振动和烯烃碳的C H弯曲振动,这表明了碳碳双键的形成[23]㊂KFCA-700~KFCA-900显示出几乎相同的图谱,KFA的 OH㊁ COOH㊁C H特征峰明显变弱甚至消失㊂这表明炭化过程对KFCA的表面官能团有重要影响,随着炭化温度的升高,表面的亲水性基团如羟基㊁醚键等逐渐减少,碳碳双键等增多,从而增强了其疏水性㊂如图4(d)所示,KFA和KFCA-800都由C和O组成,但炭化后样品KFCA-800的O原子含量明显降低,这与FT-IR图谱中含氧官能团特征峰的减少和消失一致㊂KFCA-800的C1s分峰结果如图4(e)所示,在284.60和285.87eV处有明显的特征峰分别对应着C C和C O,表明炭化后样品表面大部分C以碳碳双键㊁羰基碳[26]形式存在㊂综合谱图分析结果,表明炭化过程中C/O原子比值变大,原料中丰富的羟基㊁醚键等含氧官能团消失,增加了材料的表面疏水性㊂2.1.5㊀接触角测试㊀通过接触角测试进一步分析与评价KFCA的疏水性,结果见图5㊂KFA的接触角为108.4ʎ;炭化后,KFCA的接触角逐渐增加,KFCA-600~KFCA-900的接触角分别为118.5ʎ㊁123.8ʎ㊁134.0ʎ和139.7ʎ㊂表明炭化温度对炭气凝胶的疏水性产生影响,炭化温度越高,KFCA的疏水性越强㊂52㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第41卷这可以通过FT-IR及XPS分析结果解释,炭化温度升高,KFCA的含氧官能团减少,疏水性增强[23]㊂图5㊀KFA(a)及KFCA-900(b)的接触角测试照片Fig.5㊀Contact angle test photos of KFA(a)and KFCA-900(b)2.2㊀KFCA的吸附性能将一块KFCA-800置于苏丹Ⅲ染色的大豆油和水的混合物中,KFCA可在1min内迅速富集吸收上层的大豆油㊂用镊子将KFCA-800浸入水中并与苏丹Ⅲ染色的氯仿接触,其在5s内迅速吸收了氯仿㊂由此表明:KFCA在清理溢油和有机溶剂泄露方面有很好的应用潜力㊂在20ħ的室温条件下用不同炭化温度的KFCA与有机溶剂接触30s后测得吸附容量,结果见表2㊂KFCA-800对乙醇㊁丙酮㊁正己烷㊁苯和大豆油的吸附容量最高,KFCA-900对二甲基甲酰胺㊁二甲苯和泵油的吸附容量最高㊂一般比表面积越大,对有机溶剂的吸附容量就越高,但KFCA-800对大多数有机溶剂的吸附性能比KFCA-900更优异,这归因于KFCA-800比表面积高的同时有更完整的中空管状结构㊂如图2(e)和图2(f)所示,与有适当孔洞和褶皱的KFCA-800相比,KFCA-900的管状结构更曲折并且发生明显的塌陷和破碎,使其对有机溶剂和油类的吸附量下降,可见KFCA的中空管状结构有助于溶剂在其内部储藏㊂表2㊀KFCA-t对不同有机溶剂和油类的吸附容量Table2㊀Adsorption capacity of KFCA-t for different organic solvents g/g样品DMF泵油xylene二甲基甲酰胺pump oil大豆油soybean oilacetone正己烷samples乙醇alcohol丙酮n-hexane苯benzene二甲苯KFCA-60066.4237.1247.0057.3639.0471.1145.7226.16 KFCA-70070.3449.6248.3753.4540.5867.7948.4931.41 KFCA-80072.2654.1652.7962.0638.9575.2152.3034.15 KFCA-90057.8752.3838.4255.3148.8682.7853.6830.49㊀㊀KFCA-800对乙醇㊁二甲基甲酰胺和苯的吸附容量都超过60g/g,对丙酮㊁正己烷和泵油的吸附容量可达50g/g以上,对二甲苯和大豆油的吸附容量可达30g/g以上,对有机溶剂和油类展现出了良好的吸附效果㊂本研究制备的KFCA-800的吸附能力优于此前报道的一些吸附材料,比如冬瓜炭气凝胶(16~ 50g/g)[18]㊁榴莲壳炭气凝胶(3~19g/g)[23]㊁二氧化硅气凝胶(约15g/g)[27]㊁石墨烯涂层聚氨酯(31~ 46g/g)[28]和石墨烯/碳纳米管气凝胶(21~35g/g)[29]等㊂与一些具有高吸附能力的材料相比,如超轻炭气凝胶(215~913g/g)[30]㊁碳纳米管海绵(32.3~130.1g/g)[31]㊁纳米纤维素气凝胶(53~93g/g)[32]㊁氮掺杂石墨烯泡沫(60~200g/g)[33]等,KFCA-800具有成本低和制备方法简单的优势㊂2.3㊀KFCA的再生性能以KFCA-800为吸附材料,以初次吸附作为第一次循环对乙醇进行5次吸附-干燥再生循环,测得吸附容量分别为74.16㊁73.26㊁72.91㊁72.10和69.54g/g,KFCA-800对乙醇的第5次吸附容量仍然保持在初始吸附容量的90%以上,乙醇脱附率可达99%以上㊂由表1孔径数据可知,5次循环-再生后, KFCA-800比表面积减小,孔容变小,表明循环再生过程中乙醇干燥脱附对孔结构造成轻微损伤㊂大豆油采用萃取-干燥法解吸,经过5次循环后,吸附容量分别为34.16㊁30.28㊁28.13㊁27.68㊁26.16g/g,㊀第2期侯浩强,等:木棉基炭气凝胶的制备㊁表征及其吸附性能研究53脱附率分别为91.60%㊁91.01%㊁88.85%㊁83.80%㊂第5次吸附时,KFCA-800对大豆油吸附容量下降至初次的75%左右㊂这归因于干燥后高沸点溶液残留量增多,导致孔结构被堵塞㊂3㊀结论3.1㊀以木棉为原料,通过均质-常压干燥-炭化法制备了中空管状的木棉纤维炭气凝胶(KFCA),采用SEM㊁N2吸附/脱附㊁XRD㊁拉曼光谱㊁FT-IR㊁XPS和接触角测试等方法对KFCA的形貌和结构进行了表征㊂结果表明:KFCA具有独特的中空管状结构,且表现出低密度㊁表面疏水㊁比表面积大和孔隙发达等优点㊂常压干燥保证了管状结构的完整,有助于溶剂在其内部的流动和储藏,同时避免了冷冻干燥以及超临界干燥的耗时费能,降低了制造成本㊂3.2㊀考察了炭化温度对KFCA吸附性能的影响,结果表明:KFCA可对乙醇㊁丙酮㊁二甲苯㊁二甲基甲酰胺等有机溶剂及大豆油㊁泵油等油类进行有效吸附,不同炭化温度下制备的样品中以800ħ制备的样品KFCA-800的综合吸附性能最佳,对上述有机试剂和油类的吸附容量可达34~75g/g㊂该材料可以通过直接干燥法和萃取-干燥法解吸后循环使用,KFCA-800在循环吸附5次后,对乙醇的吸附容量为69.54g/g (达到初始吸附量的90%以上),对大豆油的吸附容量为26.16g/g(达到初始吸附量的75%左右)㊂参考文献:[1]BI H C,YIN Z Y,CAO X H,et al.Carbon fiber aerogel made from raw cotton:A novel,efficient and recyclable sorbent for oils and organic solvents[J].Advanced Materials,2013,25(41):5916-5921.[2]MALDONADO-HÓDAR F J,MORENO-CASTILLA C,CARRASCO-MARÍN F,et al.Reversible toluene adsorption on 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Materials Letters,2016,178:95-99.。
用于染料吸附的甲基纤维素基气凝胶材料的制备及性能
用于染料吸附的甲基纤维素基气凝胶材料的制备及性能金地;熊佳庆;陶金;陈宇岳【摘要】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/cm3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。
%In order to remove dyes from printing and dyeing effuent, a novel methylcellulose aerogel adsorbent based on methylcellulose (MC) and chitosan (CS) were developed. Discussion was made on the influence of ratio of methylcellulose and chitosan, concentration of glutaraldehyde, cross-linking temperature, and aerogel density on the adsorption capacity and compression strength of aerogel, with congo red (CR) and methylene blue(MB) as target object. And then the preparation process was optimized, and the results show that the adsorption capacities of aerogel based on methylcellulose for the anionic dyes CR and cationic dyes MB are as high as 518.12 and 237.86 mg/g respectively with the ratio of MC/CS of 6∶4, the glutaraldehyde concentration 5%, cross-linking temperature 50℃, and the aerogel density reach a high of 10 mg/cm3. Besides, thecompression strength of aerogel is 1.57 kPa, and MC/CS can maintain the major structure after adsorption process.【期刊名称】《纺织导报》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】5页(P116-120)【关键词】甲基纤维素;壳聚糖;气凝胶;吸附;染料【作者】金地;熊佳庆;陶金;陈宇岳【作者单位】苏州大学纺织与服装工程学院;苏州大学纺织与服装工程学院;苏州大学纺织与服装工程学院;苏州大学纺织与服装工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ427.26近年来水污染问题被广泛关注，水污染物的去除方法成为研究热点，其中吸附法是一类经济高效的废水处理方法，这一技术的核心在于开发性能优异的吸附材料。
果皮衍生炭基气凝胶的制备及其对碘离子的吸附性能研究
碘及其化合物可作为染料、农药、食品添加剂及其他化学品制备合成过程中原料或催化剂，作为一种挥发性较强的非金属元素，在水体系中碘含量过高会造成水污染问题，并对人体健康造成影响[1]。
目前，治理碘离子废水的方法主要有吸附法，吸附主要靠静电、疏水作用来实现[2]，因而寻找化学稳定性高、吸附容量大且可循环使用的碘离子吸附剂至关重要。
气凝胶因其密度低、比表面积大、孔隙率高，作为一类新型吸附材料在污水处理领域中引起了巨大的关注[3-7]。
基于农业废弃物制备的生物质衍生炭气凝胶，因成本低、制备过程简单等优势在水处理领域引起广泛关注[6-7]。
本工作中，以西瓜皮和柚子皮为碳源，通过水热处理结合冷冻干燥法制备出果皮衍生炭基气凝胶材料。
同时考查了果皮衍生炭基气凝胶对含碘离子废水的吸附处理效果。
通过该方法制备的生物质衍生炭基气凝胶吸附材料，在含碘离子废水处理领域有潜在的应用前景。
1实验部分1.1实验试剂和仪器碘化钠（NaI ，分析纯，上海麦克林生化科技有限公司），盐酸（HCl ，36%~38%，国药集团化学试剂有限公司），氨水（NH 3·H 2O ，25%～28%，国药集团化学试剂有限公司），西瓜和柚子皮皆购于学校附近水果店，实验用水采用去离子水。
傅立叶变换红外光谱仪（NEXUS470，美国Nicolet公司）；拉曼光谱仪（DXR ，美国Thermo Electron 公司）；扫描电子显微镜（S-4800，日本Hitachi 公司）；接触角测量仪（QCA15LHT-1800，德国Dataphysics 公司）；比表面与孔隙度分析仪（NOVA-2000e ，美国Quantachrome 公司）；元素分析仪（FlashEA 112，美国Thermo Finnigan 公司）；紫外可见光谱仪（UV-2450，日本岛津公司）。
1.2果皮衍生炭基气凝胶的制备首先，将西瓜皮和柚子皮去外层皮，切成适宜大小放入不锈钢反应釜（内胆为聚四氟乙烯）中，以去离子水为溶剂，密封后放入180℃的电热鼓风干燥箱内反应12h ，自然冷却至室温。
磁性碳气凝胶的制备及其吸附性能
磁性碳气凝胶的制备及其吸附性能王永强;史非;刘敬肖;田效梅;刘素花【摘要】通过溶胶-凝胶法制备湿凝胶,采用冷冻干燥及氮气气氛碳化相结合的方式,制备出磁性碳气凝胶复合材料.研究了磁性粒子Fe3 O4掺杂量对复合气凝胶比表面积、孔结构及微观结构的影响,探讨了磁性碳气凝胶对模拟污染物罗丹明B的吸附性能.结果表明,制备的磁性碳复合气凝胶比表面积537～624 m2/g,孔容积1.2～1.5 cm3/g,呈现介孔网络结构;磁性碳气凝胶对水中有机污染物具有良好的吸附效果和循环使用性能,去除率可达98％,且在外加磁场的作用下便于回收利用.【期刊名称】《大连工业大学学报》【年(卷),期】2019(038)005【总页数】4页(P370-373)【关键词】碳气凝胶;磁性;冷冻干燥;污水净化【作者】王永强;史非;刘敬肖;田效梅;刘素花【作者单位】大连工业大学纺织与材料工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学纺织与材料工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学纺织与材料工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学纺织与材料工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学纺织与材料工程学院 ,辽宁大连 116034【正文语种】中文【中图分类】TQ134.10 引言碳气凝胶是由球状粒子构成的3D网络结构材料，一般是由酚类和醛类在碱性条件下聚合成有机气凝胶，经过溶剂置换、干燥、碳化或天然纤维等有机物直接碳化得到的碳素材料[1-4]，其具有高比表面积、大孔隙率以及导电性等优越性能，在许多方面具有广泛的应用[5-7]。
在碳气凝胶制备过程中，干燥方式对气凝胶性能具有较大影响。
超临界干燥制备碳气凝胶，虽具有最大的比表面积等性能，但相对成本较高且工艺复杂[8-9]。
常压干燥制备碳气凝胶，虽工艺简单，但所制备气凝胶性能相对较差[10-11]。
因此，冷冻干燥制备碳气凝胶是一种较好的办法。
纯碳气凝胶在实际应用中存在着性能单一等诸多问题，因此往往采用与功能粒子复合制备复合气凝胶，以满足实际应用的需要[12-13]。
SiO2气凝胶吸附材料研究进展
SiO2气凝胶吸附材料研究进展颜大伟;程东祥;陈静【摘要】SiO2的气凝胶由于其特殊结构和性能，被广泛应用于各个领域。
本文首先阐述了气凝胶的概念和内涵并对SiO2气凝胶的制备流程，包括混合、溶胶—凝胶、老化、干燥等步骤进行了介绍。
在此基础上综述了SiO2气凝胶作为吸附材料的应用，包括吸附性能、吸附机理和吸附动力学等方面，研究表明SiO2气凝胶对有机污染物和油脂类物质具有良好的吸附效果，也为今后处理废水和溢油事故等提供了新的思路。
%SiO2 aerogels are widely used in various fields due to its special structure and properties.The concept and connotation of the aerogels were expounded and its preparation processes, including mixed, sol-gel, aging, drying and other steps, were introduced.On the basis of reviewed the application of SiO2 aerogels as adsorption material, including adsorption, adsorption mechanism and adsorption kinetics, etc., studies showed that SiO2 aerogels for organic pollutants and oil kind material had good adsorption effect, and provided a new train of thought for processing waste water and oil spill accidents in the future.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】3页(P70-72)【关键词】SiO2 气凝胶;吸附材料;研究进展【作者】颜大伟;程东祥;陈静【作者单位】南京交通职业技术学院，江苏南京211188;南京交通职业技术学院，江苏南京 211188;南京交通职业技术学院，江苏南京 211188【正文语种】中文【中图分类】TQ170.9气凝胶由凝胶而来，凝胶通常是由金属的烷氧基化合物、易水解的金属化合物经水解缩聚反应形成的骨架结构。
翻译气凝胶吸附
英文题目：Surface-functionalized silica aerogels and alcogelsfor methylene blue adsorption中文题目：表面改进的二氧化硅气凝胶和醇凝胶对亚甲基蓝的吸附作者：Naim Saad, Mazen Al-Mawla, Elias Moubarak, Mazen Al-Ghoul and Houssam El-Rassy摘要：表面改进后的二氧化硅气凝胶和醇凝胶准备通过一个两步溶胶-凝胶过程，利用不同的硅前体进行制备，被用于亚甲蓝染料分子的吸附。
硅前体对吸附产生影响，,吸附剂合成中使用的溶剂、染料溶液的pH值是需要严格控制。
含有苯官能团的硅材料显示出最高的吸附能力。
把含有苯官能团的二氧化硅气凝胶被广泛测试在不同实验条件下，对在不用pH值、温度、接触时间、初始染料浓度和吸附剂的剂量进行了调查。
其中合成所用到的溶剂有个明确的对吸附剂的行为影响。
最优条件被发现在pH值8和9，吸附剂和吸附物表面电荷相互作用和π-π叠加是最有利的。
准二阶动力学吸附数据显示其化学吸附和物理吸附共存过程。
吸附数据复合等温曲线，表现出最好的气凝胶的最大吸附容量49.2毫克每克染料的吸附剂。
热力学的研究揭示了带有苯官能团的化二氧化硅气凝胶吸附亚甲蓝是一种放热过程。
1简介有机染料是一种有色物质，当我们放入一种基低时进行选择性的反馈。
从环境和健康的角度来看，因为有机染料贡献水体污染，所以除去污水废水正迅速成为人们主要目标。
几个地方限制我们,有机染料这些分子的尺寸大和稳定性高，类似于非生物可氧化的实体。
即便对人类和动物的威胁，亚甲蓝(MB)是一种杂环芳香染料分子，仍然被广泛应用于纺织工业在一些医疗实践。
许多物理、生物和化学常规技术文章都显示了从水中出去有机染料的效率。
这包括吸附、光催化降解、化学氧化分解和微生物变色。
在这些过程中,固液界面的物理吸附是永久令人瞩目的技术，由于其容易和低成本。
炭气凝胶的制备及其在电化学方面的应用
炭气凝胶的制备及其在电化学方面的应用摘要：本文通过溶胶-凝胶工艺、老化处理、超临界干燥再经炭化处理来制备炭气凝胶。
近年来，炭气凝胶由于其独特的结构性能在电化学等方面有着广阔的应用前景，引起人们越来越多的关注。
关键词：炭气凝胶；制备；电化学；应用1 炭气凝胶概述炭气凝胶是一种以纳米炭颗粒堆叠而成的以中孔为主的新型多孔炭材料，具有很高的比表面积和发达的孔结构。
相对于活性炭，活性炭纤维等传统多孔炭材料，炭气凝胶具有独特的结构与性能：中孔丰富而且中孔孔径易于剪裁、微孔分布在纳米炭颗粒表面、导电性能优异等等[1，2]。
自从1988年[3]问世以来，炭气凝胶一直是多孔炭材料研究的前沿之一。
1994年科学家就预言，利用炭气凝胶作为电极材料能制备出高容量和高功率密度的超级电容器[4]。
自此，炭气凝胶在储电方面的应用引起人们的重视。
多年研究发现，炭气凝胶的电化学性能深受炭气凝胶的比表面积、孔隙率、孔径分布、密度、掺杂和活化等结构参数和改性条件的影响[5-8]．在20世纪90年代初，由Pekala R W等人[9]首次制备炭气凝胶成功。
炭气凝胶一般采用间苯二酚和甲醛为原料，经溶液-溶胶-凝胶、溶剂置换、超临界干燥和炭化等过程制备而成。
由于其具有比表面积高(400～1000 m2/g)、密度变化范围宽(0.05～1.0 g/cm3)、孔径结构可调、导电率高(约25 S/cm)等特点，而成为高容量和高功率密度双电层电容器(EDLC)的理想电极材料[10]。
炭气凝胶虽然性能优良，但由于其制备过程中的超临界干燥工艺必须在高温高压下进行，具有一定的危险性，而且制备周期长，生产成本高，因而限制了炭气凝胶的推广和应用。
近年来常温常压干燥工艺由于具有设备简单，容易操作和成本低廉等优点，引起了人们的广泛关注[11,12]。
常温常压条件下干燥时，由于气液界面产生的张力，凝胶网络结构通常会产生收缩、破裂等现象，保持完整的凝胶结构较为困难，因此选用沸点低和表面张力低的醇代替水作溶剂则可以通过降低毛细张力，使常温常压干燥成为可能[13]。
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广州２００６年１２月１１～１４日
表面性质对炭气凝胶吸附染料的影响
杨文金吴丁财符若文。
（中山大学化学与化学工程学院材料科学研究所， 教育部聚合物复合材料及功能材料重点实验室，广州５１０２７５）
炭气凝胶及其前驱体有机气凝胶由于具有孔隙率高（６３％一８０％），密度小（Ｏ．０５９／ｃｍ３— ０．８０９／ｃｍ３）等特点，在吸附剂和催化剂载体【ｌ翻研究方面引起了人们的广泛兴趣。炭气凝胶 具有大量的中孔和一定量的微孔，比表面积可以达到６００ｍ２／ｇ左右，而有机气凝胶的比表面 积在３００ｍ２／ｇ左右。但是实验发现炭气凝胶对染料的吸附容量并没有比有机气凝胶有很大提 高，甚至对某些染料的吸附容量会降低。这说明除了炭气凝胶的孔结构，其表面的化学性 质也对吸附有很大的影响。因此，本文通过对５００℃炭化的炭气凝胶进行表面氧化改性，表 征其结构和表面性质，并通过对亚甲基兰、结晶紫、罗丹明Ｂ和吖啶橙的吸附容量的测定， 研究气凝胶的表面性质与吸附性能关系。 本实验按文献［３】的方法制备出有机气凝胶，通过炭化得到相应的炭气凝胶。并用硝酸、 过氧化氢和空气分别对５００。Ｃ炭化的炭气凝胶进行表面氧化改性。用Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ公司产 的ＡＳＡＰ２０１０吸附仪测定样品的Ｎ２吸附一脱附等温线。然后，利用ＢＥＴ方法计算比表面
Ｆｉｇ．１ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｕｒ ｄｙｅｓ
ａｅｒｏｇｅｌｓ
Ｆｉｇ．２
ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｕｒ ｄｙｅｓ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｅｒｏｇｅｌｓ
ｏｎ
参考文献
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Ｔａｂｌｅ １ Ｔｅｘｔｕａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ
ＳＢＥｒ：ＢＥＴ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ；Ｓｍｉｃ：ｔ－Ｐｌｏｔ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｐｏｒｅ
Ｍｉｃｒｏｐｏｒｅ ａｒｅａ；Ｖｍｉｃ：ｔ－Ｐｌｏｔ Ｍｉｃｒｏｐｏｒｅ ｖｏｌｕｍｅ；Ｖｍｅｓ：ＢＪＨ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ
积昂ＥＴ，用ｔ－ｐｌｏｔ法计算微孔体积ｙ孟。，用ＢＪＨ理论计算中孔的孔容‰。，用ＤＦＴ法计算
孔径分布。进行表面元素分析。利用静态吸附方法，测定不同样品对亚甲基兰、结晶紫、 罗丹明Ｂ和吖啶橙的吸附容量。 表１是有机气凝胶和不同炭化温度的炭气凝胶及５００℃炭化的炭气凝胶被硝酸氧化 （ＣＡ—Ｎ）、过氧化氢氧化（ＣＡ．Ｈ）、空气氧化（ＣＡ—Ａ）后的样品的孔结构参数和元素分析数据。 可以看出，随着炭化温度的升高，炭气凝胶的微孔面积和比表面积逐渐增大，含氧量明显 减小。而三种氧化改性对于炭气凝胶的孔结构并没有明显的改变。从元素分析数据可以看 出，硝酸氧化使炭气凝胶的表面含氧量有很大提高，并且引进了一些含氮的基团。过氧化 氢的氧化效果不是很明显，空气氧化对于含氧量也有一定的提高。 图２和图３分别是不同炭化温度的炭气凝胶和表面改性的炭气凝胶对四种染料的吸附 性能的比较。一般认为，比表面积是影响吸附容量的重要因素。从表１中的数据可知，随 着炭化温度的增加样品的比表面积也逐渐增大，但是图２却显示其吸附能力随炭化温度的 增大而减小，可见除了孔结构以外，样品的表面化学性质也是影响吸附的重要因素。为了 进一步说明表面化学性能的影响，我们对吸附性能最低的５００＂Ｃ炭化的炭气凝胶进行了表面
氧化改性，其吸附性能如图３所示。可以明显的看出，经过硝酸氧化的炭气凝胶对四种染
＋基金项目：国家自然科学基金项目（５０６７３１０１，５０６３２０４０）：教育部博士点基金资助项目：广东省科技计划 项目（２００４Ａ３０４０４００１） 通讯联系人：符若文，Ｅ－ｍａｉ １：ｃｅｓｆｒ硼ｚｓｕ．ｅｄｕ．ｃａ．
第五届全国高聚物分子表征学术讨论会
广州２００６年１２月１１～１４日
料的吸附性能都有很大的提高。而过氧化氢和空气氧化对吸附性能的影响不大。从表１可 知，氧化改性并没有改变其孔结构，所以对于四种染料吸附性能的提高主要是由于改变了 炭气凝胶的表面化学性质。而含氧量的少量增加也不能改善吸附性能。而硝酸氧化可以大 大提高含氧量，并使含氮量增加，所以含氧含氮基团的引入都对吸附性能的有明显的提高。
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表面性质对炭气凝胶吸附染料的影响
作者： 作者单位： 杨文金， 吴丁财， 符若文 中山大学化学与化学工程学院材料科学研究所,教育部聚合物复合材料及功能材料重点实验 室,广州,510275
本文链接：/Conference_6276043.aspx
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