舊報紙碳基氣凝膠的制備及其吸附性能的研究

劉真真　郭延柱　王興

摘要：將富含纖維素的舊報紙先進行潤脹、打漿，然后冷凍干燥，得到舊報紙氣凝膠（WNA），利用高溫熱分解的方式處理WNA制得舊報紙碳基氣凝膠（CA）。采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）對CA的性能進行表征。結果表明，CA的密度（00348 g/cm3）較低，動態接觸角為1298°，表明CA的疏水性能優異。FTIR結果表明，與WNA相比，CA中羥基、烷基及糖苷鍵等官能團含量減少。SEM分析表明，CA的纖維寬度在8～10 μm范圍內，其具有連續納米多孔三維網絡結構。XRD分析表明，纖維素的結晶區受到破壞，導致無定形碳的形成。CA能高效、快速地吸附有機溶劑和石油化工產品，吸附量可達自身質量的21～37倍。利用燃燒的方法可將吸附的物質從CA中分離出來并對CA進行回收。經過6個吸附/燃燒循環過程，CA對甲醇和硅油的吸附能力分別是原吸附能力的839%和864%，表明CA可實現多次循環利用。

關鍵詞：碳基氣凝膠；舊報紙；吸附能力；疏水性

中圖分類號：TS724

文獻標識碼：A

DOI：1011981/jissn1000684220180223

碳基氣凝膠是一類具有獨特三維網絡結構、低密度、較大比表面積、疏水性和優異吸附性能的超輕多孔材料，在能源利用和清理有機溶劑及石油污染等領域受到研究者廣泛關注[12]。常見的碳基氣凝膠，如碳纖維氣凝膠[3]、碳納米管氣凝膠[4]、石墨烯氣凝膠[5]，因制備工藝復雜且周期長、設備昂貴且耗能大、成本高，規模化生產及推廣應用較困難[6]。因此，選擇低成本原料，如生物質材料，研究新型碳基氣凝膠材料的制備方法，構建高效的吸附體系，實現碳基氣凝膠的高層次利用，具有極其重要的實際應用價值。……