石墨烯掺杂碳气凝胶粉体的制备及电磁干扰性能

采用溶胶-凝胶、 超临界干燥及高温裂解技术制备了不同石墨烯掺杂量的碳气凝胶(G-CA)粉体材料, 通过控制材料的组成和微观结构, 制备了密度仅为0.0093 g/cm³的低密度高导电性气凝胶粉体. 将G-CA粉体布撒在空气中, 测试其对毫米波、 可见光和红外光的衰减性能. 结果表明, 相对于纯碳气凝胶和纯石墨烯气凝胶, G-CA粉体对3种波段的电磁波的衰减性能大幅度提高. 其中石墨烯/掺杂量为7%的碳气凝胶(7%G-CA)在布撒初期和布撒20 min后, 对红外光和可见光均具有97%和94%以上的遮蔽率; 对于毫米波, 在布撒初期和布撒10 min以后, 分别具有75%和65%以上的遮蔽率. G-CA粉体具有良好的分等级微纳米结构及高导电性和超低密度, 该微观结构与组成的协同作用使其呈现出优异的多波段、 长时有效的电磁干扰性能, 有望扩展和延伸传统烟幕材料的应用范围.     

石墨烯基气凝胶小球的可控制备

石墨烯气凝胶是由二维石墨烯片层组装成的三维宏观材料,因其孔隙率高、比表面积大和密度低等特点在水体污染物的吸附去除方面具有广阔的应用前景,已成为当今的研究热点.然而相关研究大多集中在块体石墨烯气凝胶,对于气凝胶小球的研究较少.本文结合相关领域的最新研究进展,综述了石墨烯基气凝胶小球的制备方法,包括静电喷雾、静电纺丝、微流...     

石墨烯气凝胶吸附剂的制备及其在水处理中的应用

石墨烯气凝胶(GA)是以石墨烯为主体的三维互联的多孔网络结构,因其具有优良的结构可控性、极大的比表面积、独特的空间互联结构、良好的电子传输能力成为水处理中应用的理想材料。至今已经有大量制备GA的方法,其性能和结构因制备方法的不同差异很大,但是尚未有文献系统地报道GA的制备机理和不同方法与GA结构及性能之间的联系。本文系统性地介绍GA吸附剂的制备方法与它在水处理中的应用并进行展望。对GA的结构特性尤其是与吸附有关的特性以及结构和吸附之间的关系进行分析,并通过对GA的制备机理和制备过程中的关键因素进行归纳,基于GA的制备机理将其制备方法进行分类(模板法、垫片支撑法、自支撑法、基面法和凝胶法)并对五种方法进行了详细介绍,对目前GA在水处理技术中(吸附、光催化、去离子电容等)去除重金属和有机污染物相关应用和机理进行综述,最后对目前GA在环境中应用中存在的问题及研究前景进行了总结和展望。     

对酞醛辅助水热制备石墨烯水凝胶及其超电容性能研究

通过在氧化石墨烯(GO)水溶液中引入对酞醛和氨水,在较低温度(100℃)下水热,制备了石墨烯水凝胶(GH),SEM测试显示材料具有三维形貌.材料具有良好机械强度,两个直径8 mm的圆柱形凝胶可支撑100 g的砝码,相当于承受6.5 kPa的压力.通过对比实验,并对材料进行了FT-IR表征,讨论了对酞醛和氨水在GH形成过程中的作用,提出了GH可能的形成机理.直接将制备的GH用作超级电容器自支撑电极进行了电化学测试分析,电流密度在1 A/g时材料的比容量达到120 F/g.     

硫/石墨烯气凝胶的绿色可控制备及锂硫电池性能

以氧化石墨烯(GO)为碳前驱体,H2O2作为绿色氧化剂,H2S为还原剂和硫源,水热法制备了硫含量可控的硫/石墨烯气凝胶.通过调控加入到GO溶液中H2O2的用量使复合物中硫的质量分数在64％～ 84％间变动.将硫/石墨烯气凝胶用于锂硫电池正极材料,硫质量分数为70％的复合物表现了较好的锂硫电池性能,在0.1 A/g的电流...     

石墨烯气凝胶的可控组装

石墨烯气凝胶一般是由石墨烯片层经过湿法化学组装或气相化学生长获得的一种具有连通多孔网络结构的石墨烯三维宏观体材料,表现出极高的比表面积、良好的导电性以及优异的机械性能等,在电化学储能、吸附、催化以及传感等领域有着极为重要的应用。本文从石墨烯气凝胶的结构设计与组装策略出发,综述了近年来石墨烯纳米结构单元在石墨烯气凝胶材料（氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、化学气相沉积（CVD）石墨烯、以及复合气凝胶等）中的组装行为,并对石墨烯气凝胶目前的现状及今后发展方向做了简要评述。     

氧化铁气凝胶的制备及其表征

气凝胶是由纳米量级超细微粒或高聚物分子构成的多孔性固态材料^[1,2],其杨氏模量、声传播速率、折射率、热导率和电导率等均与其宏观密度成标度关系.它拥有反常输运特性、动力学性质和低温热学性质.     

石墨烯基气凝胶催化还原特性及其应用

石墨烯基气凝胶(GA)是一种内部连通的三维石墨烯宏观体,其在继承了石墨烯良好的化学稳定性和优良催化性能的同时拥有更高的比表面积和导电性。GA由于其优越的性能和独特的结构在催化、能量存储、吸附等领域得到广泛的应用。本文主要从GA催化还原特性展开,综述了具有不同催化性能的石墨烯基气凝胶的制备方法,将其总结归纳分为GA、掺杂型GA、复合型GA以及掺杂复合型GA四种类型,并详细介绍了制备方法对石墨烯基气凝胶催化性能的影响。石墨烯基气凝胶因具有优良的电化学活性和催化特性,在燃料电池、染料敏化太阳能电池、微生物电解池和电化学传感器等领域具有广泛的应用前景。最后对石墨烯基气凝胶在催化领域的应用前景进行分析和展望。     

三维多孔还原氧化石墨烯气凝胶的制备及其在锂离子电池中的应用

以天然鳞片石墨为原料,采用改良的Hummers方法,制备了高纯度的薄层或单层氧化石墨(GO);并以抗坏血酸为还原剂,通过自组装还原的方式成功制备了具有三维多孔独巨石结构的还原氧化石墨烯(rGO)气凝胶,其形貌和结构经FT-IR, SEM, TEM, XRD和XPS表征。并对其作为锂离子电池负极材料的电化学性能进行了测试。结果表明：rGO气凝胶独特的形貌和结构提高了其比容量和循环性能,在100 mA·g^-1电流密度下首周放电比容量可达1 700 mAh·g^-1,首周充电比容量达710 mAh·g^-1,经过100周循环后放电比容量仍可保持在450 mAh·g^-1,库伦效率保持在98%。     

多巴胺和L-精氨酸制备超轻氮掺杂石墨烯气凝胶吸油性能的研究

采用水热法制备了超轻氮掺杂石墨烯气凝胶。分析表征结果表明,多巴胺不仅为还原剂而且提供氮源,石墨烯溶液前躯体的pH值对水热法制备超轻氮掺杂石墨烯气凝胶很大的影响,通过调节多巴胺和L-精氨酸在石墨烯溶液前躯体的浓度,可制备密度为2.54 mg/cm³超轻氮掺杂石墨烯气凝胶,由于氮掺杂、低密度和大的比表面积,超轻氮掺杂石墨烯气凝胶对各种油品都有良好的吸附性能。     

碱溶解石英尾砂制备SiO_2气凝胶及其性能表征

以玻璃工业的废弃物石英尾砂为原料,经活化处理,烧碱溶解,溶胶-凝胶法,常压梯度干燥制备SiO_2气凝胶,通过单因素试验确定了工艺过程的活化温度、活化时间、硅碱比、溶解时间、溶胶-凝胶pH值。对该工艺下制得的产品进行了FT-IR、XRD、SEM、N-吸附测试,结果表明,制得了以SiO_2网络为骨架的单组分非晶态气凝胶,SiO_2气凝胶的密度为0.12 g/cm~3,BET表面积为586.63 m~2·g~(-1),BJH平均孔径20.13 nm,BJH累积孔容为2.55 cm·g~(-1)。     

功能型单层石墨烯的热剥离法制备及其超电容性能

以氧化石墨(GO)作为前驱体,在两种不同热剥离温度下制备了两类功能型单层石墨烯.其中第一类功能型单层石墨烯通过在较低温度及空气气氛下热剥离GO制备;第二类功能型单层石墨烯通过在氮气保护下高温热剥离GO得到;利用氮气吸附-脱附方法测定了两类样品的比表面积,利用电化学测试方法分析了其超电容性能.结果表明,通过低温热剥离的方式即可以有效剥离GO;两类样品均具有较高的BET比表面积.低温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯在2 mol/L KOH体系中的最大比电容值约为220 F/g;而通过高温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯虽然同样具有较高的BET比表面积,但其最大比电容值下降至约150 F/g.这表明通过低温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯具有更优异的超电容性能.     

氧化硅-石墨烯气凝胶介孔复合材料的合成及其对苯的吸附性能

采用水热法快速合成了一种新型介孔氧化硅-石墨烯气凝胶复合吸附材料(MSGA)。通过X射线衍射、扫描电镜等方法对MSGA进行表征。结果表明,经过水热反应和冻干处理后的MSGA材料的介孔结构保持完好,介孔氧化硅在MSGA中的分散具有高度均一性。当介孔氧化硅的含量达到88.2(wt)%时,MSGA的比表面积可达395.5m~2/g。MSGA材料对苯蒸汽的常温常压吸附量为10.77mL/g,是石墨烯气凝胶的13倍,吸附穿透时间达到石墨烯气凝胶的34.4倍。在0.8%的环境湿度下,由于材料表面羟基的亲和性,进一步提升了对苯的吸附。得益于超低密度和丰富的内部孔隙结构,MSGA能够适应高达500mL/min的气流量。上述结果表明,该复合材料在VOCs消除领域具有广阔的应用前景。     

基于氧化石墨烯-透明质酸-聚乙二醇的复合超分子水凝胶的制备及性能

超分子水凝胶作为生物材料已被广泛应用于医疗领域,但是因为其强度低和稳定性差,在应用于敷料、支架和药物载体时仍存有一定局限性。为了提高超分子水凝胶的力学性能,本研究设计了以透明质酸（HA）接枝β-环糊精（β-CD）和氧化石墨烯（GO）为主体聚合物,四臂聚乙二醇（PEG）接枝金刚烷（AD）为客体聚合物,利用环糊精和金刚烷官能团的主客体相互作用成功制备出了氧化石墨烯-透明质酸-聚乙二醇超分子水凝胶（GHCAP）。与未添加氧化石墨烯的透明质酸-聚乙二醇超分子水凝胶（HCAP）相比,GHCAP的弹性模量显著提高,并且在相同环境下GHCAP对菊苣酸药物的负载率达到43.38%。所构筑的超分子水凝胶GHCAP有望应用于组织敷料和药物载体等医用生物材料领域。     

块状TiO2气凝胶的制备及其表征

随着以溶胶-凝胶法和超临界干燥技术为基础的气凝胶制备方法的逐步完善,已不断制备出多种气凝胶[1～3].由于TiO2具有半导体特性,它常被作为光催化剂而受到重视,但是TiO2气凝胶的结构强度远比SiO2气凝胶小,在制备过程中极易碎裂粉化,所以至今未见制备块状TiO2气凝胶的报道.Dagan等[4]曾用异钛酸丁酯为母体制得TiO2气凝胶,并发现水杨酸在TiO2气凝胶存在下的光解速率是一般TiO2粉末的10倍,但获得的仅为TiO2气凝胶粉末.张敬畅等[5]以无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法结合超临界干燥技术制备了纳米级TiO2气凝胶,也未能得到块状TiO2气凝胶材料. 本文报道以正钛酸丁酯为原料制备块状TiO2气凝胶的方法,并用TEM,SEM,XRD和IR等手段对所获得的气凝胶进行了结构表征.     

超轻纳米纤维气凝胶的制备及其应用

超轻纳米纤维气凝胶是一种以一维纳米纤维为基本构筑单元的新型气凝胶材料,相比于传统气凝胶,其不仅具有更高的孔隙率和更低的密度,还拥有更优异的机械性能和理化性质,因此该材料的先进制备技术和在新兴领域的创新性应用是近年来超轻气凝胶领域的研究热点。本文结合国内外研究现状,按照材料体系分类系统综述了超轻纤维气凝胶的制备方法、结构特点以及在隔热、吸附、电化学、传感和生物医学等领域的重要应用,提出了现阶段该材料面临的一些挑战,并展望了其在未来的发展方向。     

柔性交联型聚酰亚胺气凝胶的制备及性能

利用溶胶-凝胶反应制备了聚酰亚胺凝胶, 经过超临界干燥得到了聚酰亚胺气凝胶. 研究了固含量和交联剂比例对气凝胶性能的影响规律. 结果表明, 聚酰亚胺气凝胶的密度和线收缩率都随着固含量和交联剂比例的增加而增加; 随着固含量的增加, 气凝胶的室温热导率呈现出先降低再增加的趋势(0.026~0.033 W·m^-1·K^-1), 气凝胶的力学刚度和强度明显提升; 交联剂的加入, 可以提高材料的韧性, 断裂应变最高达21.7%; 制得的柔性聚酰亚胺气凝胶具有良好的热稳定性, 是满足尖端武器以及空间飞行器对于轻质、 柔性热防护要求的理想材料之一.