毛竹纳米纤丝化纤维素球形气凝胶的制备和表征

以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens)为原料,采用落球法制备纳米纤丝化纤维素(NFC)球形水凝胶,溶剂置换和超临界CO2干燥后得到了NFC球形气凝胶。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和BET对NFC球形气凝胶的微观形貌、化学态、结晶结构和孔隙结构进行表征分析。研究结果表明,NFC水凝胶和气凝胶均为球形,其化学组成和结晶结构均与天然纤维素一致,NFC气凝胶的骨架通过丝状纳米纤丝化纤维素缠绕和聚集形成三维网络结构,NFC气凝胶具有较高的比表面积和孔隙体积,分别为173 m2/g和0.62 cm3/g。

球形气凝胶材料的研究进展

气凝胶具有纳米颗粒构成的三维纳米多孔网络结构,此结构赋予其低密度、大纳米孔体积和大比表面积等特性。气凝胶材料的典型形态有块体、薄膜、粉体、毡和板等,这些气凝胶材料可满足不同领域的应用需求。球形气凝胶作为一种新形态的气凝胶产品,表现出特殊的尺寸和形状特性,突破了其他形态气凝胶的应用局限,在催化、吸附、载药、储能等方面有良好的应用前景,近年来受到人们的广泛关注。本文综述了球形气凝胶材料的最新研究进展,重点介绍了球形二氧化硅、生物质、炭和石墨烯气凝胶材料的制备方法和性能,总结了球形气凝胶制备的一般方法和原则,展望了球形气凝胶的发展趋势和应用前景。

TEMPO催化氧化对球形再生纤维素气凝胶阳离子吸附性能的影响

采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基(TEMPO)选择性催化氧化体系对再生纤维素气凝胶进行表面羧基化改性,制备出羧基化的再生纤维素气凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外光谱和原子吸收等检测手段对不同氧化处理时间的纤维素气凝胶的微观形貌、化学结构和吸附性能进行表征分析,结果表明,随着氧化处理时间的增加,球形再生纤维素气凝胶的羧基含量逐渐增加,结构稳定性逐渐下降,在改性12h时可以获得羧基含量较高(1.25mmol/g)结构相对稳定的产品;TEMPO氧化处理增加了球形气凝胶表面的透过性,并且避免了内部网络因干燥和氢键缔合而产生的聚集;羧基的引入使球形纤维素气凝胶对阳离子染料和部分金属离子的吸附性能得到改善,其中对金胺O的最大吸附量为1.24mmol/g,对金属离子Cu2+的最大吸附量为0.55mmol/g。

球形纤维素纳米纤丝气凝胶的制备及性能表征

以桉木纸浆为原料,制备了不同纤维素质量分数(1%、1.5%、2%和2.5%)的球形纤维素纳米纤丝(CNF)气凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积与孔隙度分析(BET)仪、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪、组合型多功能水平X射线衍射(XRD)仪和热重分析(TG)仪等技术对制备的CNF气凝胶的进行表征。结果显示:制备的CNF气凝胶为球状,是一种具有三维网络结构的介孔材料,其密度为0.024 8～0.042 7 g/cm3,孔隙率≥97.33%,孔径≤19.4 nm。该气凝胶材料具有纳米纤维素的红外特征峰,其晶型结构仍然为纤维素Ⅰ型结构,且拥有良好的热稳定性,当CNF质量分数为2%时,气凝胶的最大失重速率温度(Tmax)为306.52℃。伴随着CNF质量分数的增加,CNF气凝胶的密度、孔隙率逐渐减小,孔体积、BET比表面积先增大后减小,孔径先减小后增大。