真空常压干燥的高强度石墨烯气凝胶和形状记忆多孔复合材料
气凝胶在高分子复合材料制备中的应用分析
气凝胶在高分子复合材料制备中的应用分析气凝胶是一种具有高比表面积和低密度的多孔固体材料，其主要成分是二氧化硅或其他金属氧化物。
由于其独特的结构和性质，气凝胶已经在多个领域得到广泛应用，包括催化剂载体、隔热材料、吸附剂、传感器材料等。
在高分子复合材料制备中，气凝胶也具有很大的应用潜力。
气凝胶可以用作高分子复合材料的增强剂。
由于其高比表面积和多孔结构，气凝胶能够与高分子基体形成较好的界面相容性，并通过增加材料的界面接触面积和提高材料的机械强度来增强高分子复合材料的力学性能。
将气凝胶作为增强剂添加到聚合物基体中，可以显著提高复合材料的抗拉强度、模量和断裂韧性。
气凝胶还可以用作高分子复合材料的吸附剂。
由于气凝胶具有高比表面积和多孔结构，能够将气体、液体或溶液中的杂质吸附到自身表面上，从而净化原料和提高复合材料的纯度。
在制备碳纳米管复合材料时，可以通过使用气凝胶吸附剂来去除碳纳米管表面的残余催化剂和杂质，从而提高复合材料的质量和性能。
气凝胶还可以用作高分子复合材料的隔热材料。
由于其低密度和多孔结构，气凝胶具有很好的隔热性能，能够防止热量的传递和损失，从而提高材料的热稳定性和节能效果。
在建筑材料领域，可以将气凝胶作为高分子复合材料的填充剂或涂层材料，以减少建筑物的热传导和能量消耗。
气凝胶还可以用于制备高分子复合材料的传感器材料。
由于其高比表面积和特殊的化学活性，气凝胶能够与化学物质发生特定的吸附反应或表面反应，从而实现对目标分子或物质的检测和传感。
在环境监测和生物医学领域，可以将气凝胶与高分子基体结合，制备高灵敏度、高选择性的传感器材料，用于检测和监测环境污染物或生物分子。
气凝胶在高分子复合材料制备中具有广泛的应用潜力，可以用作增强剂、吸附剂、隔热材料和传感器材料，提高材料的力学性能、纯度、热稳定性和功能性能。
未来，随着气凝胶制备技术的进一步发展和优化，相信气凝胶在高分子复合材料领域将有更多的应用和突破。
石墨烯基气凝胶
石墨烯基气凝胶
石墨烯基气凝胶是一种新型多孔材料，由石墨烯片层通过物理或化学方法交联构成。
石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体材料，具有极高的比表面积、优异的导电性和导热性等特点。
石墨烯基气凝胶具有以下特点和应用：
1. 高比表面积：石墨烯基气凝胶具有非常高的比表面积，可达到几百到上千平方米/克，因此具有出色的吸附性能，能够吸
附大量气体分子和有机物质。
2. 优异的导电性：石墨烯具有优异的导电性，当其用于气凝胶制备时，可以维持材料的导电性。
3. 轻质且具有强度：石墨烯基气凝胶由于其多孔结构，非常轻盈，同时具有一定的力学强度，可应用于轻质结构材料。
4. 热稳定性：石墨烯基气凝胶具有较好的热稳定性，能够在高温环境下保持结构的稳定性。
5. 可调控孔径和孔隙度：通过控制制备过程和方法，可以调控石墨烯基气凝胶的孔径和孔隙度，以满足不同应用需求。
石墨烯基气凝胶在吸附分离、催化剂载体、能源存储等领域具有广泛应用。
例如，石墨烯基气凝胶可以作为高效的吸附材料，用于有害气体的捕集和储存；可以作为催化剂的载体，提高催化反应的效率和选择性；还可以作为超级电容器或锂离子电池的电极材料，提高能源存储的性能。
此外，石墨烯基气凝胶还具有良好的机械稳定性和热稳定性，因此在轻质结构材料和高温环境下的应用也具有很大潜力。
大连工业大学科技成果——常压干燥工艺制备介孔SiO2气凝胶及其复合材料
大连工业大学科技成果——常压干燥工艺制备介孔SiO2气凝胶及其复合材料项目简介SiO2气凝胶是一类新型轻质介孔材料，具有超低密度、高孔容、高比表面积和低热导率等特点，在催化吸附、保温隔热、废气废水处理和药物载体等许多领域具有广阔的应用前景。
传统上，SiO2气凝胶的制备多采用超临界干燥工艺，但超临界干燥工艺复杂、成本高，而且有一定的危险性。
本项目以水玻璃等为原料，通过常压干燥工艺制备疏水介孔SiO2气凝胶以及TiO2-SiO2、WxTiO2-SiO2、CsxWO3-SiO2等多种复合气凝胶材料。
在常压干燥技术制备纯SiO2气凝胶基础上，研发的升级产品（SiO2复合气凝胶产品）主要包括：TiO2-SiO2复合气凝胶，WxTiO2-SiO2复合气凝胶，磁性SiO2气凝胶，磁性SiO2-TiO2复合气凝胶、CsxWO3-SiO2复合气凝胶，以及SiO2/玻璃棉复合保温隔热毡等系列产品。
本项目采用常压干燥工艺合成SiO2气凝胶及其复合材料，已具备成熟的制备技术，现已申报并获授权相关专利10项，其中已有2项专利技术转让，其余8项专利如下：一种负载光催化剂的SiO2复合气凝胶材料及其制备方法，ZL201510079810.5；轻质介孔复合气凝胶材料及其制备方，ZL201410131471.6；一种光催化剂/SiO2复合气凝胶材料及其制备方法，ZL201510079953.6；一种复合空气净化涂料及其制备方法，ZL201210375693.3；一种SiO2气凝胶/无机棉复合保温隔热毡及其制备方法，ZL201210118184.2；一种TiO2-SiO2复合气凝胶的制备方法，ZL201210118102.4；介孔WO3及其制备方法，ZL201010595964.7；SiO2-WO3复合气凝胶及其制备方法，ZL201010597377.7。
主要技术特点SiO2气凝胶为纳米介孔结构，比表面积500-900m2/g，表面可呈现出明显的亲/疏水性，对有机溶剂、有机染料和甲醛等挥发性有机化合物具有极高的吸附性能；并且能够有效的吸附和释放药物。
石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极及水系锌离子二次电池
石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极及水系锌离子二次电池石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极是一种新型的电极材料，具有很高的比表面积、优异的导电性和很好的机械性能。
它能够在锂离子电池和钠离子电池中发挥出色的性能，而在水系锌离子二次电池中，石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极也显示出了巨大的潜力。
让我们来了解一下石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极的制备方法和特性。
石墨烯气凝胶是一种由石墨烯片层组成的多孔结构材料，因其高比表面积、优异导电性和良好的力学性能而备受关注。
而聚吡咯是一种导电聚合物，可以与石墨烯气凝胶形成复合材料。
这种复合材料不仅具有石墨烯气凝胶的高比表面积和导电性，还具有聚吡咯的柔韧性和可拉伸性。
这使得石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极在水系锌离子二次电池中表现出色。
石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极在水系锌离子二次电池中的应用有着巨大的潜力。
水系锌离子电池作为一种新型的电化学储能装置，具有安全性高、成本低、可再生性强的特点，被广泛应用于储能领域。
而石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极作为水系锌离子电池的正极材料，能够充分发挥其优良的导电性和机械性能，提高水系锌离子电池的循环稳定性和能量密度，从而提升水系锌离子电池的性能。
总结回顾，石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极在水系锌离子二次电池中展现出了卓越的性能。
通过本文的介绍，我们了解了石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极的制备方法和特性，以及其在水系锌离子二次电池中的应用前景。
我个人认为，石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极将会成为水系锌离子电池领域的重要材料，为储能技术的发展带来新的可能性。
希望本文能让你更深入地了解石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极及其在水系锌离子二次电池中的应用。
以上内容仅供参考。
石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极在水系锌离子二次电池中的应用前景随着社会的发展和对可再生能源的需求不断增加，储能技术的发展成为当前的热点之一。
水系锌离子二次电池作为一种无污染、低成本的储能装置，具有广阔的应用前景。
而石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极作为水系锌离子二次电池的正极材料，具有良好的机械性能和导电性能，对于提高水系锌离子二次电池的循环稳定性和能量密度具有重要意义。
多孔硅基复合材料和石墨烯硅复合材料的制备及其在锂电池中的应用
多孔硅基复合材料和石墨烯/硅复合材料的制备及其在锂电池中的应用近年来,随着便携式电子产品的普及和电动汽车的快速发展,高能量密度和大倍率性能的锂离子二次电池的研究引起了人们的广泛关注。
硅作为典型的合金型负极材料,在已知的锂离子电池负极中具有最高的理论比容量(4200 mAh·g-1),被认为是下一代理想的负极候选材料。
但是由于硅充锂时较大的体积膨胀效应和较低的导电率,导致充放电循环稳定性和倍率性能较差,因此限制了硅基负极锂离子电池的商业化应用。
为了解决以上问题,硅的多孔化和石墨烯包覆是两种可行的技术途径。
前者可以为硅的体积膨胀提供充足的内缓冲空间,从而显著提高循环稳定性。
后者依赖于石墨烯优异的导电性,可以显著提高材料的倍率性能,其网状结构也可以承载硅的膨胀,抑制粉化脱落。
本论文在系统调研国内外多孔硅粉制备和石墨烯包覆生长的研究进展基础上,围绕制备方法的简便易行和成本的降低,制备工艺的优化和电池电化学性能的提升,采用铜银双原子金属辅助化学腐蚀法(Metal-assisted chemical etching,MACE)、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)、高能球磨法、高温热氧化法等制备工艺,分别制备出碳包覆多孔硅粉(PorousSilicon/C,PSi/C)和石墨烯氧化硅双重包覆硅粉(Si/SiOx/G)两种复合材料,并考察了它们的形貌,结构,电化学等性能,制备了相关的原型器件,取得的创新性成果如下:(1)创新性地提出将铜银双原子MACE法应用于多孔硅粉的制备。
该工艺的优势在于依靠铜银双原子的协同机制,既可以减少了 Ag的使用,降低成本,又可以弥补Cu辅助腐蚀结构不均匀、孔洞不够深入的缺点。
研究发现,反应温度和双氧水浓度的变化均会对多孔硅粉的形貌产生显著影响。
确定恰当的腐蚀参数后,采用高能球磨法进一步缩小粒径,并采用CVD法实现无定形碳的包覆,从而制备出PSi/C复合材料。
Si02气凝胶／纤维复合材料热稳定性的研究
不 同 浓 度 的 三 甲 基 氯 硅 烷 和 正 己 烷 对 混 合 溶 液 进 行 表 面 干 燥 箱 中干 燥 数 小 时 。 得 到气凝胶 纤维复合 材料 。
术 领 域 有 着 广 泛 的应 用 前 景 。
一
恰 当值 ， 将其 放入水浴锅 中水浴 加热保温 半小 时左右 ；
待 其充分水解后加入 一定 量 的氨水作 催化剂 ， 调节 ｐ Ｈ至 恰 当值 ， 使其 发生凝胶化 ， 加入母 液 ， 并 老化 ４ ８ ｈ以上 ； 将
老 化 后 有 一 定 刚性 的 醇凝 胶／ 纤 维 复 合 材 料 取 出 ，放 人 无
Ｓ ｉ Ｏ ２ 气凝胶／ 纤维复合材料热稳定性的研究
高富强 ， 曾令 可 ， 王慧
（ １ ． 广州 市 能 源 检 测 研 究 院 ， 广州 ２ ． 华南理工大学 ， 广州 ５ １ ０ １ ７ ０； ５ １ ０ ６ ４ ０ ）
摘
要： 本 文 以正 硅 酸 乙 酯 （ Ｔ Ｅ Ｏ Ｓ ） 为前驱体 ； 乙醇 和 水 为 溶 剂 ； 采用 Ｈ Ｃ １ 和
酸浓 度为 ０ ． １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 、 氨水 浓度 为 ｌ ｍｏ ｌ ／ Ｌ； 水为蒸 馏水 ； 纤
随着现代 科技 的发展 ，很 多领域对 隔热材 料 的要 求 维 为 一 般 工业 用 莫 来 石 陶瓷 纤 维 。 本文所采用 的仪器 为 Ｊ Ｂ 一 ２型磁力搅拌器 、 Ｄ Ｚ Ｋ Ｗ— Ｄ 一 越 来越高 ， 传 统 的隔热材料 ， 如： 无机纤 维 、 有机 泡沫等 已 Ｄ Ｚ Ｆ 一 ６ ０ ２ ０ Ｂ 型 曲 线 控 制 真 空 干 燥 不 能 满 足 现 代 Ｔ 业 的需 求 。因此 ， 现 代 工 业 隔 热 材 料 的 新 １型 电 热 恒 温 水 浴 锅 、 Ｐ Ｈ Ｓ 一 ３ 型ｐ Ｈ酸度计 、 Ｓ Ｔ Ａ ４ ４ ９ Ｃ型热重分析仪等 。 的发展 方 向气凝胶 复合 隔热 材料应运 而生 ，其主要是 由 箱、
多孔真空硅和气凝胶
多孔真空硅和气凝胶引言：多孔材料在科学研究和工程应用中具有广泛的应用前景。
多孔真空硅和气凝胶作为两种重要的多孔材料，具有独特的结构和性能，被广泛研究和应用于各个领域。
本文将就多孔真空硅和气凝胶的结构、制备方法、性能和应用进行详细介绍。
一、多孔真空硅1. 结构多孔真空硅是由硅材料制成的具有高度开放孔隙结构的材料。
其孔隙结构呈现连通的三维网络状，具有高比表面积和大孔隙体积。
多孔真空硅的孔径可调控，可在纳米尺度至微米尺度之间。
2. 制备方法多孔真空硅的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、蒸发法和模板法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。
通过将硅源与溶剂和表面活性剂混合，形成胶体溶胶，随后经过凝胶、干燥和高温处理等步骤，最终得到多孔真空硅材料。
3. 性能多孔真空硅具有优异的性能，主要包括以下几个方面：(1) 高比表面积：多孔真空硅的孔隙结构使其具有极高的比表面积，有利于吸附和催化反应等表面相关过程的进行。
(2) 低密度：多孔真空硅的孔隙结构使其具有较低的密度，有利于减轻材料的重量，提高材料的比强度。
(3) 良好的热稳定性：多孔真空硅具有良好的热稳定性，可以在高温环境下稳定存在。
(4) 良好的化学稳定性：多孔真空硅对一些酸、碱和有机溶剂等具有一定的化学稳定性，具有广泛的应用潜力。
4. 应用多孔真空硅具有广泛的应用前景，主要应用于以下几个领域：(1) 催化剂载体：多孔真空硅具有高比表面积和大孔隙体积，可以作为优良的催化剂载体，用于催化反应的催化剂的固定和分散。
(2) 气体吸附材料：多孔真空硅具有高度开放的孔隙结构，可用于气体吸附材料，如气体分离、气体储存等领域。
(3) 光学材料：多孔真空硅具有调控孔径的能力，可用于制备光学材料，如光学波导、光学滤波器等。
(4) 生物医学应用：多孔真空硅具有良好的生物相容性，可用于药物传递、生物成像和组织工程等领域。
二、气凝胶1. 结构气凝胶是一种具有高度开放孔隙结构的固体材料，其孔隙结构呈现连通的三维网络状，具有高比表面积和大孔隙体积。
石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用
石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用一、石墨烯气凝胶概述石墨烯气凝胶是一种新型的多孔材料，由石墨烯片层构成，具有轻质、高比表面积和优异的机械性能。
这种材料因其独特的结构和性质，在多个领域展现出巨大的应用潜力，特别是在重金属吸附领域，石墨烯气凝胶显示出了卓越的性能。
1.1 石墨烯气凝胶的制备石墨烯气凝胶的制备方法多样，包括化学气相沉积、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法等。
这些方法各有优势，但共同的目标是形成具有高孔隙率和大比表面积的三维多孔结构，以增强其吸附能力。
1.2 石墨烯气凝胶的物理化学特性石墨烯气凝胶的物理化学特性是其吸附性能的关键。
这些特性包括高比表面积、多孔结构、良好的化学稳定性和可调节的表面化学性质。
这些特性使得石墨烯气凝胶能够有效地吸附水中的重金属离子。
二、石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用石墨烯气凝胶在重金属吸附领域的应用主要得益于其出色的吸附能力。
以下是石墨烯气凝胶在重金属吸附中的几个关键应用场景。
2.1 水处理中的重金属吸附水体污染是全球性的环境问题，其中重金属污染尤为严重。
石墨烯气凝胶因其高吸附容量和快速吸附速率，在水处理中显示出了巨大的应用潜力。
它可以有效地从水体中吸附铅、汞、镉等重金属离子。
2.2 工业废水处理工业生产过程中产生的废水含有多种重金属离子，这些重金属离子对环境和人体健康构成严重威胁。
石墨烯气凝胶可以作为一种高效的吸附剂，用于工业废水的净化处理，减少重金属的排放。
2.3 土壤修复土壤中的重金属污染同样不容忽视。
石墨烯气凝胶可以通过物理吸附或化学吸附的方式，从土壤中移除重金属，有助于土壤的修复和再利用。
2.4 石墨烯气凝胶的改性与功能化为了进一步提高石墨烯气凝胶的吸附性能，研究人员对其进行了多种改性处理，包括表面功能化、复合其他材料等。
这些改性方法可以提高石墨烯气凝胶的选择性吸附能力，增强其稳定性和循环利用性。
三、石墨烯气凝胶在重金属吸附中的挑战与发展前景尽管石墨烯气凝胶在重金属吸附领域展现出了巨大的潜力，但仍面临一些挑战和问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
导语：
中国科学院化学研究所刘琛阳研究员课题组和澳大利亚Monash大学李丹教授课题组
利用聚合物辅助真空干燥或者常压干燥的方法制备了一种新型的弹性石墨烯气凝胶，具有优异的力学性能，与未采用聚合物辅助制备的样品相比，其压缩强度高出50-100%。
气凝胶是网络孔隙间的液体被空气代替后形成的三维网络材料。
气凝胶具有密度低、孔隙率高、比表面积大等特点，自“诞生”后便被人们广泛关注。
具有优异力学性能、高导电性和高导热性的石墨烯成为了构建三维气凝胶网络的最佳材料之一。
在过去的几年里，材料科学家们利用模板法、自组装法、3D打印等方法成功制备出石墨烯气凝胶。
最近，具有高回弹性的石墨烯气凝胶被成功研制出，并被广泛应用于轻质结构材料、增强骨架和柔性导电材料等领域。
在制备石墨烯气凝胶的过程中，研究者大多采用冷冻干燥或者超临界干燥，从而避免气液界面出现，防止产生毛细管作用力而使石墨烯网络结构坍塌。
但是，这两种干燥方法需要昂贵的设备和苛刻的条件（低温+高真空或者高压），增加了石墨烯气凝胶的制备成本，限制了大规模生产。
如何使用简单的干燥方式制备出具有优异性能的石墨烯气凝胶，是有待克服的难题。
中国科学院化学研究所刘琛阳研究员课题组和澳大利亚Monash大学李丹教授课题组利用聚合物辅助的方法制备了一种新型的弹性石墨烯气凝胶。
该方法最大的特点是不用冷冻干燥或者超临界干燥，仅仅使用真空干燥或者常压干燥。
新型石墨烯气凝胶展现出了优异的力学性能，与未采用聚合物辅助制备的样品相比，其压缩强度高出50-100%。
由于该高强石墨烯网络结构可以抵御真空或常压干燥过程中溶剂挥发产生的毛细管作用力，使用该石墨烯气凝胶为骨架，通过渗透-常压干燥-交联的方法制备了形状记忆聚合物/石墨烯复合泡沫。
得益于石墨烯气凝胶骨架的低密度、超回弹、高性能和高导电等特性，低密度的形状记忆泡沫（低至18 mg cm-3）展现了优异的热致形状记忆特性。
表现为高达80%的形变下，复合泡沫具有近乎100%的形变保持率和形变回复率，大大优于现有的形状记忆聚合物泡沫。
此外，复合泡沫还表现出优秀的电致形状记忆特性，在极低的驱动电压下（6-10伏），样品在极短时间内（~8秒）快速恢复原状，这为制造航天领域应用的超轻可展开结构打下良好基础。
这种制备简单、性能优异、易于功能化的石墨烯气凝胶对于该类材料的工业化和应用拓展具有重要意义。