炭气凝胶吸附性能研究

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气凝胶调研报告

气凝胶调研报告1. 目的了解气凝胶的基本信息、研究现状、应用现状以及国内相关厂家的信息，寻找其在功能玻璃上的应用。

2. 气凝胶概述气凝胶的概念凝胶（gel）指的是溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了液体作为分散介质的特殊分散体系[1]。

气凝胶（aerogel）指的是当凝胶脱去大部分溶剂，凝胶中液体含量比固体含量少得多，或者凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体时，即湿凝胶中液体被气体取代同时保持网络结构，外表呈现固体状的物质称为气凝胶，一般又称为干凝胶（xerogel）[2]。

但是从严格的定义上来讲，气凝胶与干凝胶并非同一概念。

有文献指出，湿凝胶经过超临界干燥得到的是气凝胶，经过常压干燥得到的是干凝胶；气凝胶是块状结构，而干凝胶一般是粉体或者颗粒[3]。

图1 气凝胶气凝胶的发展气凝胶最早问世于1931年，由美国斯坦福大学的Samuel Stephens. Kistler[4]利用溶胶凝胶法结合超临界干燥技术水解水玻璃的方法制备出具有完整网络结构的硅气凝胶，同时研究了硅气凝胶的性质，并预言气凝胶在催化、隔热、玻璃和陶瓷等领域的应用，但是由于受到制备工艺的限制，并未得到人们的足够重视。

1966年，J. B. Peri[5]利用硅脂经一步溶胶凝胶法制备出氧化硅气凝胶，推动了气凝胶的发展。

1974年粒子物理学家Cantin[6]等首次报道了较SiO2气凝胶应用于切伦科夫探测器探测高能粒子。

80年代，Tewari[7]对湿凝胶的干燥工作进行研究，推动了硅气凝胶的商业化过程。

国内最早于1955年，由同济大学波尔固体物理研究所对气凝胶展开研究。

随后，清华大学、东华大学等高校也对气凝胶展开研究。

气凝胶的分类按其组分，气凝胶可分为单组分气凝胶，如SiO2、Al2O3、TiO2、炭气凝胶（有机气凝胶炭化后得到）等；多组分气凝胶，如SiO2/Al2O3、SiO2/TiO2等。

气凝胶产品介绍

热学领域
气凝胶产品属于高效防火隔热材料，主要功能是节能、保温、防火，可应用于以下领域：建筑节能领域：外墙保温专用气凝胶板材、气凝胶玻璃、钢结构防火。工业及民用领域：替代传统的保温材料对管道、炉窑及其他热工设备、热水器、冷藏设备等进行保温，隔热效果更好。特殊应用领域：用于海军核潜艇，、飞机、大型海洋舰艇、船舶、客车的保温。在航天工业和军工导弹等方面都有广阔的应用前景。
光学领域
纯净的SiO2气凝胶是透明无色的，它的折射率（1.006～1.06）非常接近于空气的折射率，这意味着SiO2气凝胶对入射光几乎没有反射损失，能有效地透过太阳光。 SiO2气凝胶可以被用来制作绝热降噪玻璃。利用不同密度的SiO2气凝胶膜对不同波长的光制备光耦合材料，可以得到高级的光增透膜。 SiO2气凝胶的折射率和密度满足n-1≈2.1×10-4r/(kg/m3)，当通过控制制备条件获得不同密度的SiO2气凝胶时，它的折射率可在1.008-1.4 范围内变化，因此SiO2气凝胶可作为切仑科夫探测器中的介质材料，用来探测高能粒子的质量和能2018 年进行气凝胶正用来为人类首次登陆火星时所穿的太空服研制一种保温隔热衬里 Aspen Aerogel公司的一位资深科学家马克· 克拉耶夫斯基认为，一层18毫米的气凝胶将足以保护宇航员抵御零下130度的低温。他说：“它是我们所见过的最棒的绝热材料。”
可见，极低的折射率、热导率、介电常数、高比表面积、对气体的选择透过等，它的力学、声学、热学、光学、电学性质都明显地不同于普通固态材料，是一种具有许多奇异性质和广泛应用的轻质纳米多孔性材料。
气凝胶产品可应用领域
★热学领域
声学领域
光学领域
过滤与催化领域吸附领域捕获高速粒子电学领域分形特性

碳气凝胶在油水分离中的应用研究进展

Material Sciences 材料科学, 2020, 10(8), 684-696Published Online August 2020 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2020.108083Research Progress of Carbon Aerogelsin Oil-Water SeparationXiao Meng1,2,3,4, Xinyuan Guo1, Yuan Wang1, Zhong Xiong1,2,3,4*1College of Chemistry and Chemical Engineering, Qingdao University, Qingdao Shandong2State Key Laboratory of Bio-Fibers and Eco-Textiles, Qingdao University, Qingdao Shandong3Institute of Marine Biobased Materials, Qingdao University, Qingdao Shandong4Collaborative Innovation Center of Shandong Marine Biobased Fibers and Ecological Textiles, QingdaoShandongReceived: Aug. 6th, 2020; accepted: Aug. 21st, 2020; published: Aug. 28th, 2020AbstractCarbon aerogels, as a new type of three-dimensional nanoporous carbon materials with excellent performance, have been applied in many fields such as sensors, energy storage, and environmen-tal protection. They are also widely used in the field of oil-water separation as ideal adsorption materials. In this paper, the preparation process, advantages and disadvantages of four carbon aerogels, including organic polymers, carbon materials, biomass and composite carbon aerogels, are introduced. According to various oil-water pollutants including oil-water immiscible mix-ture and emulsion, the separation mechanism and application progress of carbon aerogels are reviewed.KeywordsCarbon Aerogel, Adsorption, Oil-Water Separation, Emulsion, Separation Mechanism碳气凝胶在油水分离中的应用研究进展孟潇1,2,3,4，郭昕园1，王媛1，熊忠1,2,3,4*1青岛大学化学化工学院，山东青岛2青岛大学生物多糖纤维形成与生态纺织国家重点实验室，山东青岛3青岛大学海洋纤维新材料研究院，山东青岛4山东省海洋生物基纤维与生态纺织技术协同创新中心，山东青岛收稿日期：2020年8月6日；录用日期：2020年8月21日；发布日期：2020年8月28日*通讯作者。

气凝胶的制备与应用研究

气凝胶的制备与应用研究气凝胶是一种轻质多孔的新型材料，具有优异的热、声、光和电学性能，被广泛应用于能源、环保、航空航天、生物医药等领域。

本文将介绍气凝胶的制备方法和应用研究进展。

一、气凝胶的制备方法气凝胶的制备方法主要有超临界干燥法、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法和气相沉积法等。

其中，超临界干燥法是目前应用最广泛的制备方法，因其制备过程简单，可用于各种类型的物质，且制得的气凝胶密度低、孔径可控，具有良好的热稳定性和化学稳定性。

以下将对这四种方法分别进行介绍：1. 超临界干燥法超临界干燥法是指在高压高温下将液态物质变为气态，通过减压降温使物质从气态转变为凝胶状态，最终得到气凝胶。

该方法可用于制备化学性质稳定的无机气凝胶和多种有机气凝胶。

超临界干燥法的优点在于：可以改变超临界条件（压力、温度）来控制孔隙结构，得到可调控的孔径和孔隙大小的气凝胶。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指将物质分散在溶液中形成胶体，通过蒸发、热处理或光聚合等方式使其自组装形成凝胶状态，再通过干燥处理形成气凝胶。

该方法制备的气凝胶可用于吸附剂、分离材料、催化剂和光学传感器等领域。

3. 冷冻干燥法冷冻干燥法是指将物质的溶液冷冻成凝胶状态，再通过蒸发水分或真空干燥等处理方式将其转变为气凝胶。

该方法制备出的气凝胶具有优异的孔隙性能和高比表面积，在光学、催化和隔热领域有广泛的应用。

4. 气相沉积法气相沉积法是指将一种适宜的前体物质在高温下裂解、氧化或还原等化学反应形成气态分子，通过气相沉积在固体表面上形成气凝胶。

该方法的优点在于：制备速度快，反应条件易于控制，可得到高纯度、高结晶度的气凝胶。

二、气凝胶的应用研究进展气凝胶的应用研究主要集中在以下几个领域：1. 能源领域气凝胶具有优异的隔热性能和低介电常数，可用作电容器介质、超级电容器、锂离子电池隔膜和太阳能电池支撑材料等。

目前，人们已经研制出多种具有优异性能的气凝胶，如碳气凝胶、二氧化硅气凝胶等，这些材料在节能环保领域和新能源领域有广泛的应用前景。

炭气凝胶的制备与吸附氢气性能

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald44炭气凝胶是一种新型轻质纳米多孔无定形碳素材料，可以通过溶胶-凝胶、超临界干燥和碳化过程制备，孔隙率可达到80%～98%，网络结构的胶体颗粒粒径分布为3～20 n m，而比表面积范围在600～3 000 m 2/g，密度范围则在0.16～800 m g/c m 3[1-5]。

由于具有纳米网络结构、大孔隙率以及大比表面积等特征，炭气凝胶是一种优异性能的功能材料，使其在隔热材料、光学材料、催化剂载体、吸附材料等方面具有特殊的用途。

它是大能量密度和大功率密度的新一代细网光电管的单光子计数器、新型高效可充电电池、超级双电层电容器的理想电极材料[6-7]。

国内多家研究机构对炭气凝胶的合成进行研究，但其制备方法通常通过碳化处理酚醛类有机气凝胶得到的（当碳化①基金项目：绵阳师范学院科研启动项目(No.QD2015A001);绵阳师范学院校级重点项目（No.2014A03）。

作者简介：陈擘威(1977—)，男，四川达县人，博士，副教授，主要从事功能材料、计算材料学的研究。

DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.21.044炭气凝胶的制备与吸附氢气性能①陈擘威1,2（1.绵阳师范学院数理学院；2.绵阳师范学院计算物理研究中心四川绵阳 621000）摘　要：以氯化锌和聚丙烯酸作为前驱物，采用还原法，在一氧化碳和氮气的混合气体中，还原锌基复合气凝胶，成功制备出炭气凝胶。

通过用场发射扫描电镜（FESEM）、射电子显微镜(HRTEM)和N 2吸脱附测试对气凝胶的微观结构表征，结果表明：孔洞分布均匀，具有典型的三维空间网络结构，其比表面积为1 806 m 2/g，孔径分布在2～30 nm。

在常温下，压力在0.1～5 MPa范围内，测试了气凝胶的吸附氢气性能，发现该气凝胶具有较高的吸附氢气能力，压力达到5 MPa时，吸附能力最强，为0.29 wt.%。

国外气凝胶材料研究进展

Advanced Materials Industry38国外气凝胶材料研究进展■ 文/江洪王春晓中国科学院武汉文献情报中心气凝胶是世界上密度最小的固体，密度仅为3.55k g /m 3，也被称为“固态的烟”，具有膨胀作用、离浆作用等，还具有高比表面积、绝热等特征。

气凝胶材料在20世纪30年代由美国塞缪尔·基斯勒（Samuel Kistler）教授采用超临界干燥方法制备而成。

气凝胶自身的结构和性能使其具有重要的应用价值，广泛应用于服饰、建筑、环保等众多领域。

本文对国外气凝胶材料的制备工艺和应用进展进行介绍。

1 不同气凝胶材料的制备1.1 纤维素气凝胶纤维素是自然界中一种可再生的绿色生物质材料，其广泛存在于植物和部分海洋生物中。

纤维素气凝胶是以纤维素作为原材料制备而成，这种材料具有生物降解等环保特性。

纤维素气凝胶种类丰富，如细菌纤维素气凝胶、纳米纤维素气凝胶，其制备工艺通常都包含冷冻干燥等流程。

法国国家科学研究中心G a v i l l o n等人[1]将纤维素材料溶解于氢氧化钠溶液中，制备了一种新型高度多孔纯纤维素气凝胶材料，其内部比表面积在200～300m 2/g左右，密度在0.06～0.3g/cm 3之间。

科罗拉多大学Blaise等[2]人利用啤酒酿造工业的废弃物作为培养基，将使用醋酸杆菌制备出的细菌纤维素，再通过超临界干燥法等方法制备出一种细菌纤维素气凝胶材料，具有低热导率的特征，并提出未来使用食物垃圾作为培养基来提高生产力。

德国航空航天中心Schestakow等人[3]首先使用微晶纤维素作为原材料制备一种气凝胶，然后通过使用普通溶剂如水、乙醇、异丙醇或丙酮等溶剂将气凝胶进行再生，制备出了一种浓度为1%～5%（质量分数）的纤维素气凝胶，通过扫描电镜对这些气凝胶的收缩、比表面积、密度以及微观结新材料产业 NO.02 202139构和力学性能进行了表征，结果表明用丙酮再生的纤维素气凝胶的比表面积比用水再生的纤维素气凝胶高出60%。

炭气凝胶

+ 贮氢材料 + 氢能具有很高的热值，燃烧释能后的产物
是水，对环境无污染，此外，氢能为可再生能源，不会枯竭，因而被誉为2l世纪的绿色新能源。美国LawrenceLivermore国家实验室和伊利诺斯大学研究表明：炭气凝胶具有高比表面积、低密度、连续的网络结构且孔洞尺寸很小又与外界相通，具有优良的吸、放氢性能。美国能源部于2005年专门设立了机构，研究掺杂金属的炭气凝胶贮氢，并给予财政资助。
+ 污水处理 + 和现有的技术(离子交换，蒸发，反相渗
透)相比，用炭气凝胶进行电吸附去除溶液中的金属离子具有很多优势，包括可以再生、减少了二次污染，节约能量。试验H 表明吸附容量会随着溶液浓度、所采用的电压以及可利用的比表面的增加而增加。God等用炭气凝胶吸附水溶液中的H+ ，吸附能力几乎达100%。炭气凝胶也能吸附Cd2+、pb2+ 、Cu2 +、Ni+ 、 Mn2+ 、Zn2+ 、Cr2 +等重金属离子。
二、炭气凝胶制备方法
目前碳气凝胶常见的制备方法是：以间苯二酚和甲醛为原料在碱性催化剂的作用下形成凝胶，然后以二氧化碳为介质进行超临界干燥制得有机气凝胶，再将有机气凝胶在惰性气体保护下高温热解即得碳气凝胶。这种方法的缺陷在于制备凝胶时必须有碱性催化剂的催化，当催化剂浓度较高时凝胶在超临界干燥和碳化过程中均有很大收缩，难以得到低密度的碳气凝胶，而当催化剂浓度较低时往往得不到凝胶，而且制备周期长、工艺复杂，并难以控制。
+ 电化学应用 + 高比表面积、均一纳米结构、强耐腐蚀性、
低电阻系数及宽密度范围的炭气凝胶是高效高能电容器的理想材料。孟庆函等用线性酚醛树脂-糠醛制备的炭气凝胶作为超级电容器的电极材料，0.5 mA充放电时，电极的比电容达 121 F/g。Li等将甲酚与间苯二酚混合后与甲醛反应制得的炭气凝胶作为超级电容器的电极材料，通过循环伏安法和交流阻抗测试，该电极表现出稳定电压平台和很好的充电性能，比电容达到104 F/g。

细菌纤维素基炭气凝胶的制备及吸油性能

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。
ｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｎ２ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｗａｓｕｓｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｍｏｐｈｒｏｌｏｇｙａｎｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．
王思纯，曹红钢，柴焰高，徐晨晖，李
（东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江
伟
哈尔滨１５００４０）
摘要：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
第４５卷第１１期２０１７年６月
广
州
化
工
Ｖｏ１．４５Ｎｏ．１１
ＧｕａｎｇｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｊｕｎ．２０１７
细菌纤维素基炭气凝胶的制备及吸油性能水

新型气凝胶材料的制备与性能研究

新型气凝胶材料的制备与性能研究随着科技的不断发展，新材料的研究越来越受到人们的关注。

其中，气凝胶材料作为一种新兴材料，因其独特的物理、化学和材料学特性，被广泛应用于各个领域。

本文将介绍一种新型气凝胶材料的制备与性能研究，以期让读者了解这种材料的研究现状和未来发展方向。

一、气凝胶材料的定义气凝胶是指一种具有极低密度、高比表面积和孔径分布可调的多孔性凝胶材料，其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钛等无机氧化物。

与传统的凝胶材料相比，气凝胶具有更强的吸附性能、优异的隔热性能和声学性能等优点。

因此，气凝胶被广泛应用于建筑、能源、电子、生物和医药等领域。

二、制备方法目前，气凝胶的制备方法主要有超临界干法、溶胶-凝胶法、气相法等。

其中，超临界干法是制备气凝胶的主要方法之一。

该方法利用高温高压下的超临界二氧化碳对前驱体进行萃取和干燥，从而形成具有孔隙结构的气凝胶材料。

该方法具有制备工艺简单、工艺参数易于控制、产品性能优良等优点。

三、性能研究气凝胶材料由于其独特的结构和物理化学特性，在热学、声学、电学和吸附等方面具有出色的性能表现。

研究表明，气凝胶的比表面积可达到数百平方米/克，具有优异的吸附性能。

例如，以气凝胶为吸附材料可以高效地去除废气中的有害物质，有利于环境保护和治理。

此外，由于气凝胶材料的导热系数低，其具有优良的隔热性能，在建筑和储存等领域得到广泛应用。

四、发展前景正如人类对于新材料的不断探索和创新，气凝胶材料的研究也在不断深入。

未来，气凝胶材料有望在更广泛领域得到应用，例如，可应用于制备高性能热障涂层、高效吸附材料以及新型电储能器件等。

对于气凝胶制备工艺的优化、加工成型和性能评价等方面也将成为相关研究的重点。

总之，气凝胶材料的制备与性能研究正逐步成为科学界的热点和难点问题。

在未来的研究中，我们相信有更多的科学家们将不断深化对气凝胶材料的研究，进一步推动气凝胶材料的发展前景和应用领域的扩展。

气凝胶的阻燃性能研究进展

介绍硅系气凝胶、有机气凝胶以及碳气凝胶的阻燃性研究进展等ꎮ
１硅系气凝胶的可燃性及阻燃研究
ＳｉＯ２气凝胶是发现最早ꎬ研究最广泛并得到应用的一种硅系气凝胶ꎮ ＳｉＯ２气凝胶的密度低至０. ００３ ~
０. ５００ｇ / ｃｍ３ ꎬ热导率低至０. ００１３ ~ ０. ０２１０Ｗ / ( ｍＫ) ꎬ比表面积高达５００ ~ １２００ｍ２ / ｇ [１０] ꎬ具有良好的保
硅
第３９卷第５期
２０２０年５月
ＢＵＬＬＥＴＩＮ
ＯＦ
酸
ＴＨＥ
盐
ＣＨＩＮＥＳＥ
通
ＣＥＲＡＭＩＣ
报
ＳＯＣＩＥＴＹ
Ｖｏｌ. ３９Ｎｏ. ５
Ｍａｙꎬ２０２０
气凝胶的阻燃性能研究进展
樊肖雄ꎬ张光磊ꎬ徐亮ꎬ秦胜建
( 石家庄铁道大学材料科学与工程学院ꎬ石家庄０５００４３)
ｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃａｅｒｏｇｅｌｓａｎｄｏｒｇａｎｉｃａｅｒｏｇｅｌｓｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ. Ｓｅｖｅｒａｌｃｏｍｍｏｎｆｌａｍｅ
ｒｅｔａｒｄａｎｔａｅｒｏｇｅｌｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ. Ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆａｅｒｏｇｅｌｓｗｅｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ.
( ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＴｉｅｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００４３ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｅｒｏｇｅｌｉｓａｋｉｎｄｏｆｎａｎｏ￣ｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｌｔｒａ￣ｌｉｇｈｔꎬ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｏｕｎｄｐｒｏｏｆ. Ｉｔｈａｓ

气凝胶材料的制备和性能研究

气凝胶材料的制备和性能研究气凝胶（aerogel）是一种具有非常轻质、多孔、高度吸附性的材料，因其独特的性质在各个领域中备受关注。

本文将讨论气凝胶材料的制备以及其重要性能研究。

首先，气凝胶的制备方法有许多种，其中最常见的方法是溶胶-凝胶法。

这种方法包括三个关键步骤：溶胶制备、凝胶形成和干燥。

首先，我们需要选择合适的溶胶，通常是一种无机溶胶，比如二氧化硅或氧化铝。

然后在溶胶中加入适量的催化剂和稳定剂，以调控凝胶形成。

接下来，通过浸渍或者浸泡凝胶体系来形成凝胶。

最后，通过超临界干燥或冷冻干燥等方法将水分从凝胶中脱离，得到气凝胶。

气凝胶的独特性能使其在许多领域中具有广泛的应用潜力。

首先，气凝胶非常轻盈，因为其绝大部分是由气体组成。

这使得气凝胶成为一种理想的隔热材料，可用于保温和节能。

其次，气凝胶具有高度吸附性，能够在其表面吸附大量分子。

因此，气凝胶可用于吸附剂、催化剂的载体以及环境污染物的去除。

此外，气凝胶还具有优异的声音和震动吸收性能，因此被广泛应用于声学和振动控制领域。

在气凝胶材料的性能研究中，研究人员主要关注其热学、吸附和力学性能。

首先，研究人员通过热导率测试来评估气凝胶的隔热性能。

由于气凝胶的低热导率，它被广泛应用于建筑和航空航天领域，以减少能量损耗和提高热效率。

其次，吸附性能研究是气凝胶研究的另一个重要方面。

研究人员通过测量气凝胶对不同气体和液体分子的吸附量来评估其吸附性能。

这对于气凝胶在环境治理和气体分离等领域的应用具有重要意义。

最后，力学性能对于气凝胶的实际应用也至关重要。

研究人员通过压缩试验和弯曲试验等方法来评估气凝胶的强度和弹性模量。

这有助于设计和制备高性能的气凝胶材料。

然而，目前气凝胶材料在实际应用中还面临一些挑战。

首先，制备气凝胶的过程复杂且昂贵，限制了其大规模生产和商业化应用。

其次，气凝胶的机械强度和稳定性相对较差，容易发生变形和破裂，限制了其在工程领域中的应用。

因此，今后的研究应致力于改进气凝胶的制备方法，并提高其力学性能和稳定性。

凝胶研究内容创新点模板

凝胶研究内容创新点模板（一）凝胶在石油化工方面的应用据报道操作人员在开采海底油田和气田时的一项关键需求，是输送未加工炭氢化合物的能力，它们经常处于高温高压状态下，而且沿海底的输送距离也越来越长。

若没有充分的绝热，这些炭氢化合物将发生冷却并生成水合物或蜡化，最终堵塞流送管，对操作人员产生巨大的成本，凝胶卓越的保温性能可以很好的解决这一问题。

（二）凝胶在船舶上面的应用随着远洋运输、海上油田的发展，与之配套的海上钻井平台、石油运输船、液化天然气（LNG）船，液化石油气（LPG）船等发展迅速。

这些特种船舶对于隔热保温和防火分隔提出了更高的要求，也成为凝胶材料应用新的平台。

（三）凝胶在建筑方面的应用凝胶卓越的保温性能让他可以在建筑保温方面具有十分强大的潜力，相对于目前使用的聚苯泡沫凝胶不仅保温隔热效果更好，而且不可燃烧，可以有效的防止火灾的发生。

凝胶的耐老化性能也十分良好，可以保证外保温体30年不老化。

目前凝胶的成本相对较高，等将来工艺更加的优化，成本下降，必将在建筑保温方面大量应用。

同时由于凝胶的透光性，使其可以用来制作透光屋顶。

（四）凝胶在航空航天方面的应用目前，凝胶已经在航空航天需要隔热保温的地方中大量使用。

其中有一项就是在航空航天用热电池上的应用，使用凝胶材料作为隔热保温层完美的解决了航空航天对热电池高性能的要求。

（五）凝胶在其他方面的应用凝胶卓越的隔热保温性能使得他在电化学、服装、新能源、催化剂等方面也有十分强大的应用潜力。

由于凝胶的孔隙都是纳米级的，比表面积很大这使得他吸附能力较大，可以在用来做催化剂的载体；由于其吸附性，同时密度极低，所以也可以用来储氢；他良好的保温性可以用来制作服装，只需要很薄的一层就可以达到很好的保温效果。

作为隔热保温材料，可用于超声速飞行器的热防护，装甲车、船舶等的大功率发动机隔热，工业用高温炉的隔热以及高效热电池、绿色智能建筑的保温等；作为防火分隔材料，可用于大型船舶、高层建筑物中防火门、防火舱壁的制造；可用于特种服装（防寒服、消防服、防弹背心）制造、隔音材料、催化剂载体等。

炭气凝胶微球的合成工艺调控及其吸附性能研究

中图分类号：ＴＱ３１６．３３４
ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＳｙｎｔｈｅｓｉｓＲｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＣａｒｂｏｎＡｅｒｏｇｅｌＳｐｈｅｒｅｓ
０ＬＩＡＮＧＸｉｎ — ｃｉ，ＤＥＮＧＪｉａ — ｙｕ，ＤＡＩＺｉ－ｃａｉ，ＺＨＵＭｅｎｇ－ｙｉ，ＬＩＵＮｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ５２８４５８，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓｐｈｅｒｅ，ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ａｄｓｏｐｔｒｉｏｎ，ｐａｌｌａｄｉｕｍ
炭气凝胶微球（ｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓｐｈｅｒｅｓ）。。。是
ａｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓｐｈｅｒｅｓｏｎＰｄ “ ｗａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｉｏｃｏｕｌｄｒｅａｃｈ９９．２％．

纳米银负载的炭气凝胶制备及抗菌性能研究

此这些金属银颗粒无法嵌入孔洞中而只能吸附在活性炭纤维的外表面，这样银颗粒很容易
脱落下来，使得水中的银溶出量增大，材料的抗菌持久性下降。为此，许多的研究工作集
中在如何制备中孔活性炭纤维上【】４，但到目前为止仍然没有找到防止银脱落和高溶出的
收稿日期：２０年ｌ０５２月２２日基金项目：国家基金项目（０３００、高等学校博士学科点专项科研基金和广东省科技计划项目（０４３４４０）５１３２）２０Ａ０００１作者简介：张淑婷（９８）１６一。女。浙江省人，在职博士，副教授．・通讯作者Ｅｍａｌｅｓｗ＠ｚｕｄ．－ｉｅｆ：ｓ．ｕｃｅｎ
用前景。
２实验部分
２１试剂及仪器．
间苯二酚、糠醛、异丙醇、硝酸银、浓硝酸等均为分析纯；ＭＨ营养肉汤和ＭＨ琼脂，广东环凯微生物科技公司；ＳＺ８Ｈ．２气浴恒温振荡器，广州市正一科技有限公司；大肠埃氏杆菌（．ｉＡＣ２９２ＥｃｌＴＣ５２）和金黄色葡萄球菌（．ｒｓＡＣ５２）ｏＳｕｅＴＣ２９３，广东微生物研究ａｕ所提供；自制高温管式电阻炭化炉；ＳＣ．Ｆ洁净工作台，上海博迅实业有限公司医疗Ｗ－Ｊ１１
维普资讯
・０２ｏ・
ＩｎＥｃａｇｎｄｓｒｔｎｏｘｈｎｅａＡｄｏｐｏｉ
２００６年４月
解决方法。
炭气凝胶是一种由纳米级圆球状炭颗粒连接而成的具有三维网络结构的新型纳米多孔炭材料。由于这种材料具有低密度、高比表面积、丰富的中孔等结构特点【，可作为一们种优良的多孔载体，将各种活性掺杂物负载在炭气凝胶中。目前，许多研究机构主要致力于在炭气凝胶中掺杂金属纳米粒子以改善炭气凝胶的结构、导电性及催化性能等【 ¨ 。在本文的工作中，我们设计在炭气凝胶中均匀地掺杂金属银纳米粒子，使银粒子镶嵌在三维纳米网络结构中而不至于脱落，预期这种载银炭材料能保持优良的吸附抗菌性能，并且能使银减缓溶出，在饮用水净化方面有良好的应用前景。目，金属掺杂的炭气凝胶主要通过溶胶．前凝胶法制备【引．，即在凝胶形成之前加入金卜属盐类，形成凝胶后再进行超临界干燥和炭化。这一制备技术中采用的间苯二酚和醛类单体本身极容易被氧化，具有氧化性的金属离子特别是氧化还原电位很高的Ａｕ，在ｇ，Ｃｚ＋酚醛体系中很容易还原成金属单质，沉积于凝胶底部或外层，无法形成纳米级金属粒子而嵌入凝胶网络中，因而在酚醛体系中通过溶胶凝胶法制备金属掺杂的炭气凝胶存在很大的困难。虽然人们探索了各种改进的技术方法，例如在凝胶合成过程中先引入离子交换点，有机凝胶形成后通过离子交换的方法引入金属离子，再进行超临界干燥和炭化。这种方】法能够得到分散均匀、掺杂量较高的炭气凝胶，但制备工艺复杂，在实际应用上存在许多

气凝胶的制备及性能研究

气凝胶的制备及性能研究第一章气凝胶制备方法气凝胶是一种轻质、高孔隙、低密度固体材料。

其制备方法主要有超临界干燥法、溶胶－凝胶法和超临界溶胶－凝胶法三种。

1. 超临界干燥法超临界干燥法是将凝胶在超临界CO2或CH4等气体环境下干燥而得到气凝胶。

其主要步骤包括溶胶的制备、凝胶的制备和超临界干燥。

2. 溶胶－凝胶法溶胶－凝胶法是将溶剂和表面活性剂加入溶胶中，使溶胶和溶剂溶解后形成凝胶，并通过孔隙沉淀法、旋转膜法等去除溶剂和表面活性剂，得到气凝胶。

3. 超临界溶胶－凝胶法超临界溶胶－凝胶法是在超临界CO2环境下溶解材料，形成溶液后，通过蒸发和冷却过程，得到气凝胶。

第二章气凝胶性能1. 孔隙度和孔径气凝胶的孔隙度是指固体中的孔隙体积占总体积的比例。

其孔径主要决定了气凝胶的吸水和吸附性能，孔径越小，吸附能力越强。

2. 导电性气凝胶中通常添加导电性材料，如碳纤维、氧化物、金属等，以提高其导电性能。

3. 透光性气凝胶具有较好的透光性能，特别是在紫外光范围内，而在可见光和红外范围内，其透光性能有所下降。

4. 热稳定性气凝胶的热稳定性较好，可在高温下使用。

第三章气凝胶应用领域1. 声学领域气凝胶因其轻、吸附声音波谷的特性，在声学领域具有广泛的应用，如噪声吸收材料、声波隔离材料等。

2. 热隔离领域气凝胶因其低热导系数、高孔隙度的特性，在热隔离领域具有广泛的应用，如建筑保温材料、航空航天热隔离材料等。

3. 环保领域气凝胶因其对环境的友好性和低能耗的特性，可用于环保领域，如废气净化材料、土壤污染修复材料等。

第四章气凝胶的发展前景随着环保、节能、航空航天等领域的发展，气凝胶作为一种高性能、低能耗、环保的材料，其应用前景十分广阔。

未来，随着气凝胶制备技术的不断发展和创新应用的不断拓展，气凝胶将成为一种新型材料的代表之一。

常压干燥法制备的炭气凝胶的电化学性能研究

性能优异等等［］１。自从１８９８年［问世以来，３３炭气凝胶一直是多孔炭材料研究的前沿之一。１９科学９４年家就预言，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【。自此，气凝胶在４］炭
摘要：采用常压干燥法制备了炭气凝胶，所制得对的炭气凝胶进行了电化学性能的测试，与日本进口并
的超级电容器用超级活性炭进行比较。实验结果表明，气凝胶具有优良的电容性能，炭电双层比电容量和
关键词：炭气凝胶；级电容器；超电化学性能中图分类号：ＴＭ５３文献标识码：Ａ
文章编号：０１９３（０８０－７１０１０－７１２０）５０５－３
环伏安法（ＣＶ）和交流阻抗分析（Ｉ）ＥＳ。以气凝胶电极为工作电极、／Ｃ电极为参比ＡｇＡｇｌ
电极、性炭为对电极组成三电极体系，活电解液为
１００ｍＶ／，ｓ电压范围为一１Ｖ。按照：～Ｏ
ｃｍ：
１引言
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，有很高的比表面积和发达具的孔结构。相对于活性炭、性炭纤维等传统多孔炭活
很高的比表面积，远高于本文中所制备的炭气凝胶。远

气凝胶物理化学性能参数

气凝胶性能参数百科：最早由美国科学工作者Kistler在1931年制得（硅气凝胶）。

气凝胶的结构特征是拥有高通透性的圆筒形多分枝纳米多孔三位网络结构，拥有极高孔洞率、极低的密度、高比表面积、超高孔体积率，其体密度在0.003-0.500 g/cm3范围内可调。

（空气的密度为0.00129 g/cm3）。

气凝胶内含大量的空气，典型的孔洞线度在l—l00纳米范围，孔洞率在80%以上，是一种具有纳米结构的多孔材料。

是目前已知的最轻的固体材料，也是迄今为止保温性能最好的材料。

1、低密度：气凝胶中一般80%以上是空气，是世界上密度最小的固体，密度为3.55kg/m3，为空气的2.75倍,干燥松木（500千kg/m3）的1/140。

最轻的硅气凝胶仅有0.16mg/cm3，仅是空气密度的1/6。

2、绝热：可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化，最高能承受1400摄氏度的高温，绝热能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。

固态热导率比相应的玻璃态材料低2—3个数量级。

纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献，硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射。

通过掺杂的手段，可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导，常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0．013w/m·K，是目前热导率最低的固态材料，可望替代聚氨脂泡沫（0.022～0.033w/m·K，705于经理提供的数据为0.029w/m·K，芳纶蜂窝0.086w/m·K，夹层芳纶蜂窝0.084w/m·K）。

掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料，800K时的热导率仅为0．03w/m·K，作为军品配套新材料将得到进一步发展。

其他方面：1、低声速特性：是一种理想的声学延迟或高温隔音材料，声阻抗可变范围较大(103—107 kg/m2·s)，是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料。

气凝胶材料的性能研究

气凝胶材料的性能研究气凝胶材料是一种具有极低热导率和高尺寸稳定性的新型材料，因此在诸多领域中受到了广泛的关注与研究。

本文将从气凝胶材料的起源与制备方法、特殊的物理性能和广泛应用三个方面来探讨气凝胶材料的性能研究。

一、气凝胶材料的起源与制备方法气凝胶材料是在溶胶-凝胶法的基础上发展起来的，最早是由斯坦福大学的著名化学家K. Kistler发现并制备的。

他采用了溶胶-凝胶法中的孔隙化溶胶凝胶干燥法，通过将液态溶胶转变为凝胶，再将凝胶中的液体替代为气体，最终制备出了一种具有极低密度但高度优良力学性能的气凝胶材料。

目前，制备气凝胶的方法主要包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、冷冻干燥法和原位聚合法等。

其中，溶胶-凝胶法是最常见也是最经典的制备方法，该方法通过将溶解于溶剂中的前体液体凝胶化，最后通过干燥去除溶剂，从而形成凝胶骨架。

二、气凝胶材料的特殊物理性能气凝胶材料的独特性能主要体现在以下几个方面。

首先是气凝胶材料低密度的特点。

由于其孔隙结构的存在，气凝胶的密度极低，通常为0.003~0.2 g/cm3之间，这使得气凝胶材料在很多领域中都具有广泛的应用前景。

例如，在隔热材料中，气凝胶可以作为填充物降低能量传递；在储能材料中，气凝胶可以提供更大的储能密度。

其次，气凝胶材料具有极低的热导率。

由于气凝胶内部存在高度孔隙化的结构，空气是一个极差的热传导介质，因此气凝胶的热导率能够降低至非常低的水平。

这使得气凝胶在隔热材料和保温材料方面有着重要的应用意义。

此外，气凝胶材料还具有超强的吸附性能。

气凝胶具有极大的比表面积，因此能够吸附大量的分子。

这使得气凝胶材料在环境污染治理、催化剂载体和分离纯化技术等领域发挥了重要作用。

三、气凝胶材料的广泛应用气凝胶材料由于其特殊性能，在诸多领域中都有着广泛的应用。

首先是在隔热材料领域，气凝胶被广泛应用于建筑隔热、航空航天与交通运输领域，以提高热能效果和节约能源。

其次是在环境污染治理领域，气凝胶的吸附特性使其成为一种理想的废气过滤材料，可用于有机物、重金属离子等污染物的吸附与去除。

污水处理用气凝胶的研究进展

污水处理用气凝胶的研究进展污水处理用气凝胶的研究进展随着人口的快速增长和工业化进程的加速，污水处理成为一个日益紧迫的问题。

污水中的各种有害物质对环境和生态系统造成了严重的污染。

因此，研究和开发高效而可持续的污水处理技术变得尤为重要。

近年来，气凝胶作为一种新型的材料在污水处理领域得到了广泛的关注和应用。

气凝胶是一种具有多孔、高比表面积和良好吸附性能的固体材料。

它由高分子材料或无机材料制备得到，并通过胶凝、干燥等过程形成。

气凝胶的研究和应用涉及多个领域，如环境科学、能源储存、催化等，其中污水处理领域是其重要应用之一。

在污水处理中，气凝胶可以用于去除重金属离子、有机物、氨氮等有害物质。

首先，气凝胶的多孔结构和高比表面积能够提供大量的活性表面，从而增强污水中污染物的吸附能力。

其次，气凝胶的吸附效果可通过调控其孔径大小、孔隙结构和表面性质来实现，从而提高其对特定污染物的选择性吸附。

此外，气凝胶还可以通过改变其组成、表面改性等方法来增强其吸附性能和循环使用性，进一步提高其在污水处理中的应用效果。

近年来，研究人员在气凝胶的合成和改性等方面取得了一系列的突破。

以多孔性气凝胶为例，研究人员通过调控合成材料的类型、浓度和反应条件等因素，成功地制备了具有不同孔径和孔隙结构的气凝胶材料。

这些多孔气凝胶具有更好的吸附性能，并能够在特定条件下实现选择性吸附。

在表面改性方面，研究人员运用化学修饰、物理改性等方法，改变气凝胶的表面性质，如亲水性、亲油性等，进一步增强其在污水处理中的吸附性能和循环使用性。

此外，研究人员还将气凝胶与其他材料相结合，如纳米材料、活性炭等，以期提高其吸附效果和处理效率。

例如，将纳米材料包覆在气凝胶表面，可以增大吸附表面积，并且通过纳米材料的特殊性质，可以实现对特定污染物的高效去除。

另外，与活性炭等吸附材料相结合，可以形成复合吸附材料，兼具气凝胶和活性炭的吸附特性，提高污水处理的效果。

尽管在气凝胶在污水处理领域的研究和应用取得了显著的进展，但仍存在一些挑战和问题。

炭气凝胶催化剂载体

炭气凝胶催化剂载体催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，广泛应用于化工、能源、环保等领域。

而催化剂载体则是催化剂的重要组成部分，它能够提供催化剂的高比表面积和良好的稳定性。

炭气凝胶作为一种特殊的催化剂载体，在催化剂领域具有独特的优势和应用前景。

炭气凝胶是一种由纳米级的炭素颗粒通过特殊的制备工艺制成的多孔材料。

它具有极高的比表面积和孔隙体积，能够提供丰富的活性位点，从而增强催化剂的活性。

同时，炭气凝胶还具有优异的化学稳定性和热稳定性，能够在高温和强酸碱条件下保持较好的催化性能。

因此，将炭气凝胶作为催化剂载体，可以有效地提高催化剂的利用效率和稳定性。

炭气凝胶催化剂载体的应用领域非常广泛。

首先，在催化剂的制备中，炭气凝胶可以作为载体来固定催化剂活性组分，提高催化剂的负载量和分散度，从而提高催化剂的活性和选择性。

例如，在有机合成领域，炭气凝胶可以作为催化剂载体来固定金属催化剂，实现高效的催化合成反应。

其次，在环境保护领域，炭气凝胶催化剂载体可以用于废水处理、废气净化等方面。

炭气凝胶具有良好的吸附性能和催化性能，能够有效地去除废水中的有机物和重金属离子，同时还能够将废气中的有害物质转化为无害物质。

此外，炭气凝胶催化剂载体还可以应用于能源领域，如燃料电池、储能材料等方面，提高能源转化效率和储能效果。

炭气凝胶催化剂载体的优势不仅在于其高比表面积和良好的稳定性，还在于其可调控的孔隙结构和化学成分。

通过调节炭气凝胶的制备工艺和配方，可以得到具有不同孔径和孔容的炭气凝胶催化剂载体，从而实现对催化剂活性位点的精确控制。

此外，炭气凝胶还可以通过表面修饰或掺杂其他元素，进一步提高催化剂的活性和选择性。

因此，炭气凝胶催化剂载体具有很大的潜力，可以用于设计和合成高效的催化剂。

炭气凝胶催化剂载体是一种具有广泛应用前景的新型催化剂载体。

它具有高比表面积、良好的稳定性和可调控的孔隙结构，能够提高催化剂的活性和稳定性。

炭气凝胶催化剂载体在有机合成、环境保护、能源转化等领域都具有重要的应用价值。