[00797233]木薯淀粉基炭气凝胶的制备及其构效关系

炭气凝胶是一种新型多孔碳材料，在污水处理、有毒气体吸附、重金属离子吸附、储氢材料和催化剂载体等方面有潜在的应用价值。广西是木薯生产大省，木薯淀粉资源十分丰富。以木薯淀粉为原料制备炭气凝胶，不仅能延长木薯淀粉加工产业链，还有利于提高木薯淀粉附加值。该课题以木薯淀粉为原料制备炭气凝胶，研究制备工艺条件对木薯淀粉基炭气凝胶理化特性的影响规律，并考察炭气凝胶对常见水污染物的吸附性质。课题得到广西自然科学基金资助(项目编号为2014gXNSFBA118063)。 炭气凝胶的结构在很大程度上由其气凝胶前驱体决定，而干燥方法则是影响气凝胶结构的最主要因素。因此，研究干燥方法对气凝胶结构的影响十分重要。研究结果表明，真空冷冻干燥比常压干燥更有利于气凝胶的成孔、护孔，能保持良好的孔架结构，经碳化后所得的炭气凝胶具有较丰富的微孔结构。其中比表面积由474.6m²·g^-1增加至887.4m²·g^-1，孔容积由0.253cm³·g^-1增加至0.444cm³·g^-1，微孔孔容积由0.139cm³·g^-1增加至0.274cm³·g^-1，微孔孔容积比率由54.9％增加至61.7％。吸附试验结果进一步说明真空冷冻干燥能保持气凝胶的三维网络结构，从而有利于制备吸附能力更强的炭气凝胶，对亚甲基蓝、结晶紫和甲基紫三种阳离子染料的吸附量分别为810.9mg·g^-1、957.4mg·g^-1和1102.8mg·g^-1。对于炭气凝胶微球而言，先稳定化再碳化制备炭气凝胶微球的比表面积为171.4m²·g^-1，总孔容为0.153cm³·g^-1。当将木薯淀粉制备成气凝胶微球，并将气凝胶微球先稳定化再碳化制备成炭气凝胶微球时，其比表面积为326.m²·g^-1，相对前者增加了90.67％；总孔容为0.181cm³·g^-1，相对与前者提高了18.30％。上述结果说明，以气凝胶微球为前躯体制备的炭气凝胶微球具有更大的比表面积和更丰富的孔结构。 课题通过重点研究干燥方式及碳化工艺路线对炭气凝胶及炭气凝胶微球的结构及功能的影响规律，为木薯淀粉基炭气凝胶的制备和质构有效调控奠定基础。不足之处在于对气凝胶微球为前驱体制备炭气凝胶方面的研究不够深入，建议在今后的工作中对相关内容开展深入探讨。该课题为基础研究，虽未体现直接的社会经济效益，但研究结果可为木薯淀粉基炭气凝胶产品的开发奠定理论基础和提供试验依据。