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以竹粉为原料制备纳米纤维素基体材料,以聚乙烯醇(PVA)为增强相,在酸性环境下采用冷冻干燥法制得PVA/CNFs(纳米纤维素)复合气凝胶;采用三甲基氯硅烷(TMCS)对其进行疏水改性处理,随后将其浸渍到还原氧化石墨烯(r GO)悬浮液中,最终制得疏水型r GO/PVA/CNFs复合气凝胶;通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、接触角(CA)和吸油性能测试,对所制气凝胶的微观形貌、化学结构、疏水性能及吸油性能进行表征。结果表明:制得的复合气凝胶密度为6.78 mg/cm3,具有均匀的三维网状多孔结构,且孔洞结构表面均被石墨烯片层覆盖;经过TMCS疏水处理后,在气凝胶表面形成疏水层结构。FT-IR和Raman分析表明,TMCS疏水改性处理并未改变PVA/CNFs复合气凝胶的化学结构。经疏水处理后气凝胶与水的接触角为138°左右,吸油倍率为78 g/g左右,且吸附过程迅速,饱油后也能悬浮于溶液表面,便于回收再利用。 相似文献
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《林业工程学报》2019,(6)
以水溶性的甲基纤维素和磁性Fe_3O_4纳米粒子为原料,经过共混、环氧氯丙烷交联及冷冻干燥等过程制备了磁性纤维素气凝胶,并进一步以十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)为改性剂,通过化学气相沉积法对气凝胶进行改性,得到超疏水磁性纤维素气凝胶材料。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和光学接触角测量仪对气凝胶的结构性能进行表征分析,结果表明所制备的气凝胶具有三维贯通的多孔网络结构,表面改性没有改变气凝胶的微观结构;经HDTMS修饰后的磁性纤维素气凝胶具有超疏水和超亲油性能(水接触角为150.4°,油接触角为0°)。气凝胶展现出良好的油/水选择性和较高的油吸附能力,对多种油品和有机溶剂的吸附量达到45～98 g/g;吸油后的气凝胶可通过磁铁快速回收。气凝胶具有可多次循环使用的性能,循环使用30次后吸附能力仍然保持在80%以上,可以通过简单的力学挤压把吸附的油挤出来,使得废油的回收利用过程变得简单,同时也有利于节约吸附材料,降低油水分离成本。 相似文献
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纤维素气凝胶因具有强亲水性和低油水选择性,且目前纤维素气凝胶表面的疏水化处理过程较冗长,限制了其在油水分离领域的应用。为了解决上述问题,笔者以硫酸水解微晶纤维素制备得到的纳米纤维素(CNC)为原料,利用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)在水相中对其进行硅烷化改性,通过冷冻干燥得到了硅烷化纤维素复合气凝胶。结果表明:所制备的纤维素复合气凝胶具有轻质、多孔特性,随着MTMS添加量的增加,密度逐渐升高(≤0.012 0 g/cm^3),孔隙率略有下降; MTMS的加入对纤维素复合气凝胶的微观形貌影响不大,其骨架结构以二维片层形貌为主,聚甲基硅氧烷均匀地包覆在纤维素片层表面; MTMS的加入使纤维素复合气凝胶的热稳定性明显提高,且未改变纤维素气凝胶的晶型结构,但导致其结晶度逐渐下降。纤维素复合气凝胶的表面接触角随着MTMS添加量的增加而升高,最高达到153.7°,表现出优异的超亲油/超疏水性能。作为吸油材料,超疏水纤维素复合气凝胶不仅可以吸附多种油类和有机溶剂(吸附容量达到52～121 g/g),而且表现出很好的循环使用性能。 相似文献
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经乙二胺预处理后大豆秸秆先溶解于8%LiCl/DMSO木质纤维全溶体系,然后于乙醇中凝胶化制备多孔吸液木质纤维凝胶。研究发现:木质纤维原料脱木质素程度会影响凝胶的多孔结构、热稳定性及溶胀性能。随着脱木质素程度加强,木质纤维原料中纤维素、半纤维素和木质素之间解离程度加强,凝胶热稳定性提高,残炭量减少,可形成小孔径、高比表面积的致密多孔网络结构并影响其溶胀性能。当大豆秸秆经2 h脱木质素处理时,该秸秆原料所制备的凝胶热分解温度、残炭量、比表面积和平均孔径分别为230℃、15%、64.29 m~2/g和17.813 nm,在15℃下平衡溶胀率为2 126.79%,与未脱木质素的大豆秸秆制备的凝胶相比,热分解温度提高了30℃,残炭量降低了47.7%,比表面积增加11.02 m~2/g,平均孔径减小了2.468 nm,而平衡溶胀率降低了16.6%。 相似文献
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以玉米秸秆为原料,用溴化锂和聚乙烯醇(PVA)溶液将其溶解,制备玉米秸秆-PVA复合气凝胶。采用正交试验法对制备工艺进行优化,并通过FT-IR、吸附率等手段对气凝胶的相关性能进行表征。结果表明：复合气凝胶的优化制备工艺条件为：固液质量比(秸秆∶混合溶液)为1∶100,PVA添加量与秸秆的质量比为100∶15,PVA浓度为5%,溴化锂浓度为66%,溴化锂溶液和PVA的质量比为13.85∶1。该工艺下所制得的复合气凝胶密度低至0.026 8 g/cm3,比表面积为175.00 m2/g,对废弃机油的最大吸附倍率为35.01 g/g。制备过程中,纤维素的氢键被破坏,PVA与纤维素之间通过氢键连接。复合气凝胶的密度越小,其吸油率越大。复合气凝胶具有全范围内的孔径,且大部分孔径处于介孔范围内,因此有利于对大分子污染物的吸附。 相似文献
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采用Fe2+-H2O2二氧化硫脲(TD)氧化还原体系引发甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与桉树漂白木浆接枝共聚,并通过交联制得吸油功能材料——GMA接枝纤维.研究了各因素对接枝纤维接枝率及吸油率的影响红外图谱证明GMA已成功接枝到纤维素上.结果表明:当反应温度55℃,单体浓度0.14 mol/L,H2O2质量浓度0.20... 相似文献
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以玉米秸秆(RCS)为原料,经氨水预处理得预处理玉米秸秆(PCS),再经乙酸酐酯化改性制备改性玉米秸秆(ECS)吸油材料,并考察不同酯化条件对产物吸油性能的影响。结果表明:RCS、PCS(预处理6 h)对0~#柴油的吸收倍率分别为1.90和4.43 g/g;以冰乙酸为溶剂,冰乙酸与乙酸酐质量比为1∶1,秸秆与冰乙酸-乙酸酐混合液的质量比为1∶15,催化剂浓硫酸用量为4.5%(以秸秆质量计),反应温度为110℃条件下,酯化反应5 h所得改性产物ECS的吸油率可达9.03 g/g,且ECS疏水性和漂浮性能均得到显著改善。采用XRD、FT-IR、SEM和BET等方法对预处理前后及酯化改性后秸秆进行了分析与表征。结果表明:酯化反应已顺利进行,酯化改性后秸秆呈非晶态,ECS呈均匀的介孔结构,介孔及粗糙表面的出现提高了材料的吸油率和漂浮性能。 相似文献
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《林产化学与工业》2018,(1)
以氢氧化钠/尿素/水作为纤维素溶剂,采用液滴悬浮凝胶法、冷冻干燥和表面硅烷基化改性得到疏水性纤维素气凝胶球(HCAB)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积及孔隙度测定(BET法)等检测手段对改性前后的纤维素气凝胶(UCAB)和HCAB的形貌、化学态、晶型结构和孔隙结构进行了分析。同时,通过接触角和吸附实验对样品的润湿性和吸附性能进行测定。研究表明:十八烷基三氯硅烷(OTS)的引入没有改变UCAB的形态特征与结晶结构,而使合成的HCAB具有很好的疏水亲油特性;HCAB表观密度为17.6 mg/cm~3,总孔体积达56.11 cm~3/g,对不同密度的有机液体都具有良好的吸附作用,吸附量在30~60 g/g范围,而且吸附后球形形态保持稳定;HCAB重复使用率高,对甲苯重复吸附-脱附5次后吸附量稳定在40 g/g以上,并且吸附剂回收率没有明显变化。 相似文献
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以木质素磺酸钙(CLS)为原料,通过化学改性制备了甲基丙烯酸化木质素磺酸钙(MLS),然后以MLS为交联剂与丙烯酰胺(AM)、聚乙二醇6000通过一步自由基聚合反应制备了具有半互穿网络结构的MLS/PAM复合水凝胶。通过红外光谱表征了其结构,并分析了其机械性能、吸水性能及吸附性能。研究结果表明:在该MLS/PAM复合水凝胶中MLS作为化学交联剂与丙烯酰胺通过自由基聚合形成化学交联网络,聚乙二醇6000作为线性聚合物穿插于化学交联网络中形成半互穿网络结构。性能分析发现:MLS/PAM半互穿网络复合水凝胶具有优异的压缩性能和吸水溶胀性能,且随着MLS用量由5%增加到15%,复合水凝胶在压缩应变为87.5%时的压缩应力由2.39MPa增加到3.74MPa,含凝胶量从37.06%增加到40.81%,平衡溶胀率从23.1 g/g降低至17.9 g/g。此外,MLS/PAM半互穿网络复合水凝胶对有机染料亚甲蓝的吸附能力随着MLS用量的增加而增加。 相似文献
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超级电容器作为清洁可持续的储能设备,其电化学性能主要由电极材料决定,因此电极材料逐渐成为当前储能领域的研究热点。木材因其天然的多尺度微/纳米孔隙结构以及可再生、可生物降解等特点,逐渐被用于电极材料的研究。以巴沙木为基材,首先采用脱木素联合TEMPO氧化法将木材细胞壁分离具有纳米网络结构的木材气凝胶(TDW),然后将纳米纤维素分散的碳纳米管(CNT)悬浮液通过满细胞法浸渍到木材气凝胶中,冷冻干燥后在导管孔和细胞间隙中形成了连续的碳纳米管导电网络结构,最后进行聚吡咯(PPy)原位聚合,在细胞壁和导管孔中构建成具有纳米导电网络结构的TDW/CNT/PPy复合电极。电化学性能测试显示,由于在TDW的宏观孔隙中导电网络的构建,TDW/CNT/PPy的电化学性能明显优于TDW/PPy电极,而且随着碳纳米管比例的增加而增强,其中,TDW/CNT-2/PPy在1.0 mA/cm2扫描速率下的比电容达到389 F/g、面电容为10.5 F/cm2,而且在10 mA/cm2扫描速率下经过10 000次循环后的电容保持率为95.1%。本研究通... 相似文献
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《林产化学与工业》2018,(3)
利用丙烯酸(AA)单体自由基聚合的方法,将羟乙基纤维素(HEC)作为大分子交联剂,引入聚丙烯酸(PAA)水凝胶中,制备了一种具有氢键交联网络结构的羟乙基纤维素/聚丙烯酸(HEC/PAA)复合水凝胶。当HEC质量分数(以水凝胶固含量计)为20.0%、33.3%、42.9%、50.0%和55.5%时,制备的复合水凝胶分别标记为HEC/PAA-1~HEC/PAA-5。采用力学测试和红外光谱(IR)等手段对水凝胶的性能和结构进行了研究。力学测试结果表明:相比于PAA水凝胶较弱的机械性能,复合水凝胶HEC/PAA-2的压缩强度能达到9.52 MPa,对应的压缩断裂应变为91%,压缩断裂能量达到了513.6 kJ/m~3;同时,HEC/PAA水凝胶还表现出了优异的拉伸性能与可恢复性能,HEC/PAA-4的拉伸断裂应力为224.3 k Pa,断裂伸长率为198%,拉伸断裂能量为219.5 kJ/m~3。HEC/PAA-2溶胀150 h时的吸水溶胀率为2.23 g/g。以上结果表明:HEC/PAA复合水凝胶具有的优异力学性能可能源于PAA大分子与HEC大分子之间的氢键作用,它构成了复合水凝胶特殊的网络结构。 相似文献
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以纳米纤维素纤丝(NCFs)为原料,在四氯化锡的催化下与1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDGE)发生交联反应制备了多孔的纳米纤维素气凝胶,采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪、X射线光电子能谱和全自动比表面积及物理吸附分析仪,对制备的纳米纤维素气凝胶的微观形貌、化学结构、晶型结构、热稳定性、表面元素及比表面积进行了表征,考察了纳米纤维素气凝胶的密度、溶剂吸收、形状恢复以及重复使用性能。结果表明:NCFs与BDGE发生了交联反应,制备的纳米纤维素气凝胶具有连续的多孔网络结构,其仍保持原来的纤维素I型结构,初始分解温度在300℃以上,m(BDGE)∶m(NCFs)为2∶1时,制备的气凝胶密度为0.020 2 mg/cm3,比表面积为25.6 m2/g,吸水倍数为36.5 g/g。气凝胶在水中5 s能迅速恢复其原来形状,在DMSO中20 s能恢复形状的90%,气凝胶重复使用5次,吸水倍数仍高达30.4 g/g。 相似文献
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《林产化学与工业》2017,(1)
采用液滴悬浮凝胶法分别制备纤维素气凝胶球(CAB)和壳聚糖/纤维素气凝胶球(CCAB),再经酸处理过程分别制得酸处理的CAB(CAB-A)和酸处理的CCAB(CCAB-A),并通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)和比表面积孔隙测定仪等检测手段对复合气凝胶球的形貌、化学态、表面元素分布以及孔隙结构进行了分析。同时,通过气态甲醛吸附试验对样品的甲醛吸附性能进行测定。结果表明:该法制备的壳聚糖/纤维素复合气凝胶具有均匀的球形形态,CAB、CAB-A、CCAB和CCAB-A的平均粒径分别为(2.67±0.01)、(2.47±0.02)、(2.79±0.05)和(3.34±0.05)mm。壳聚糖引入到纤维素基体中没有发生化学变化,并且通过酸处理使壳聚糖分子在纤维素凝胶网络中进行了重新分布和组装,形成更为密集的气凝胶网状结构,产生了更为丰富的孔隙结构,CCAB-A的比表面积和介孔体积分别为1 350.7 m2/g和4.511 cm3/g。气态甲醛吸附测试结果表明:CCAB-A复合气凝胶球吸附1 h的吸附量高达1.99 mmol/g,远远大于相同用量的椰壳活性炭材料的甲醛吸附量0.39 mmol/g,并且与甲醛分子之间形成了稳定的甲亚胺和席夫碱的化学结合。 相似文献
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通过混合不同类型的纳米纤维素制备混合气凝胶,分析其性能特征。将桉木纸浆经化学预处理,结合机械研磨法制备得到纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibril,CNF),桉木微晶纤维素(MCC)经硫酸水解法制备得到纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC),通过透射电镜与X射线衍射仪观测发现二者具有不同的长径比和结晶度。利用悬浮滴定、叔丁醇置换、冷冻干燥等方法制备球形CNF气凝胶和CNF/CNC混合气凝胶,采用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪、万能力学试验机对气凝胶的微观形貌、化学官能团、比表面积、平均孔径及压缩性能进行表征,结果表明:CNF气凝胶内部呈现三维网络结构,片状与纤丝状交织,比表面积为91.07m~2/g,平均孔径为14.81 nm,受压缩到80%应变时,压缩强度为0.125 MPa;添加不同比例的CNC制备CNF/CNC混合气凝胶,当CNC添加量为25%时,气凝胶内部纤丝结构取代片状结构,孔隙更加均匀,比表面积升至143.09m~2/g,压缩强度增至0.2 MPa,化学官能团和晶型结构未发生明显变化。当CNC添加量过大(50%)时,则会造成各项性能的减弱。 相似文献
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《林业工程学报》2017,(1)
以聚乙烯醇/硼酸盐(PB)凝胶体系作为导电水凝胶(ECHs)基本骨架,在纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibers,CNFs)上原位聚合吡咯单体(Py)得到CNF-PPy复合物,再将其分散到PB基体当中,制得高可塑性和一定自修复特性的纳米复合导电水凝胶(PB-CNF-PPy)。对胶体化学官能团、微观形貌、晶型结构、流变特性和导电性等性能的测试分析发现:原位聚合过程保持了PPy的共轭结构及其导电性,胶体表面呈蜂窝多孔状,孔隙直径为(4.62±0.05)μm。凝胶平均含水率和密度分别为90.61%和1.13 g/cm3;随着CNF和PPy含量的提高,胶体黏弹性、力学强度和导电性都明显增强。当CNF为2.0%、PPy为0.5%时,存储模量G'可达5.5 k Pa,约为纯PB凝胶的70倍,能承受的最大应力约为CNF 1.0%、PPy 0.5%时的8~9倍,电导率可达3.38×10-2S/m。 相似文献
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《林业工程学报》2017,(4)
纤维素气凝胶被誉为继有机气凝胶和无机气凝胶之后的新一代气凝胶,是新生的第三代材料,在吸附材料等领域具有广阔的应用前景。笔者先以微晶纤维素(MCC)为原料经硫酸水解法制得纳米纤维素(NCC),再通过无机盐溶液物理凝胶成型法、叔丁醇置换和液氮冷冻干燥制备球形纤维素气凝胶。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机、热重分析仪、全自动比表面积及孔隙分析仪对所制备的纳米纤维素气凝胶的力学性能、微观形貌、比表面积、孔径分布及热稳定性进行表征分析。结果表明,液氮冷冻干燥法制备的球形纳米纤维素气凝胶主要为疏松多孔的三维层状结构同时存在少量三维网络结构,其比表面积在104.07~164.97 cm~2/g之间,孔径主要分布在10~25 nm内;纳米纤维素气凝胶的力学性能、压缩强度、密度随着纳米纤维素质量分数的增加而变大;纳米纤维素气凝胶的热稳定性与微晶纤维素和纳米纤维素相似。 相似文献
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以柠檬酸为碳源，采用一步水热法制备了柠檬酸碳点(CDs)。将CDs掺杂到纤维素纳米纤维(CNF)中，经过物理交联后，制得磷光CDs@CNF气凝胶，以CDs作为供体和罗丹明B(RhB)作为受体，通过三重态到单重态磷光能量转移(TS-FRET)策略制备出红色余辉CDs-RhB@CNF气凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、稳态/瞬态荧光光谱和国际照明委员会(CIE)色度图对气凝胶光物理性能和微观形貌表征分析，结果显示：CDs@CNF在535 nm处的磷光寿命为144.88 ms, CDs均匀分布在CNF气凝胶中，气凝胶呈蜂窝状多孔结构；CDs-RhB@CNF气凝胶在600 nm处的磷光寿命为102.49 ms, F9rster转移效率可达65.9%;掺杂罗丹明6G(Rh6G)和罗丹明123(Rh123)的荧光染料获得了具有黄色余辉发射的CDs-Rh6G@CNF及CDs-Rh123@CNF气凝胶；进一步将负载气凝胶的磷光纸应用于美观折纸和高级防伪领域，扩展了以天然生物质制备多色余辉材料的策略及应用领域。 相似文献