木材气凝胶负载纳米零价铁的绿色合成及应用研究 被引量：1

1

作者 杨昆 齐华春 +2 位作者 王岩 李冰 庞久寅 《林产工业》 北大核心 2024年第9期20-24,31,共6页

植物提取物还原制备绿色纳米零价铁因环境友好、反应条件温和、形貌可控等优势成为当前的研究热点。以生物质资源木材气凝胶为载体,以落叶松单宁为多功能反应平台,成功制备了一种可高效去除亚甲基蓝的木材气凝胶负载纳米零价铁复合材料... 植物提取物还原制备绿色纳米零价铁因环境友好、反应条件温和、形貌可控等优势成为当前的研究热点。以生物质资源木材气凝胶为载体,以落叶松单宁为多功能反应平台,成功制备了一种可高效去除亚甲基蓝的木材气凝胶负载纳米零价铁复合材料,并探究了铁盐种类、pH值等对亚甲基蓝去除效果的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对木材气凝胶负载纳米零价铁复合材料进行了表征。结果表明:该复合材料在4次重复使用后对亚甲基蓝仍具有85%以上的去除率,且该方法在多种农林废弃物基材上都具有适用性,是一种绿色、环保、高效的通用型方法。 展开更多

关键词 木材气凝胶 落叶松单宁 纳米零价铁 亚甲基蓝 绿色合成

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木材气凝胶过滤膜的制备及其处理含铜废水效果 被引量：1

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作者 曹济舟 何文 +4 位作者 周培国 韦柏任 王瑞 梁爽 季秋琳 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期113-120,共8页

随着经济发展,重金属污染对生态环境和人类健康的危害日趋严重,制备工艺简单且可高效吸附重金属的新材料逐渐成为当前研究的热点。本研究以天然巴沙木为基材,在脱除木质素的基础上通过2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)氧化处理制备出... 随着经济发展,重金属污染对生态环境和人类健康的危害日趋严重,制备工艺简单且可高效吸附重金属的新材料逐渐成为当前研究的热点。本研究以天然巴沙木为基材,在脱除木质素的基础上通过2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)氧化处理制备出了具有三维纳米网络结构的木材气凝胶过滤膜(TDWM),通过TEMPO氧化处理选择性地将纤维素中C 6位的羟基氧化成羧基,利用纤维素分子链间羧基的静电排斥作用将细胞壁分离成微纤丝纳米网络结构,提高木材比表面积的同时,利用细胞壁中产生的纳米孔隙结构,增加Cu^(2+)与细胞壁的接触面积,同时气凝胶过滤膜孔道中丰富的羧基为Cu^(2+)的吸附提供了大量活性位点。实验结果表明,TDWM对Cu^(2+)的最大静态吸附量达到115 mg/g,其吸附反应符合拟二阶动力学模型和Langmuir模型,说明气凝胶过滤膜中的羧基对Cu^(2+)通过化学络合而产生单层吸附;动态过滤结果显示,在1~5 mm的厚度范围内,TDWM的厚度与Cu^(2+)的去除效率呈正相关性,而且随着过滤层数的增加,Cu^(2+)的去除效率也会增大,厚度为5 mm的3层TDWM装置对Cu^(2+)的动态去除率可达98.28%。本研究制备的木材气凝胶过滤膜不仅工艺简单,而且具有优异的Cu^(2+)去除能力,对高效去除污水中的重金属离子显示出较大的应用潜力。 展开更多

关键词 木材气凝胶过滤膜 TEMPO氧化处理 铜离子 动态吸附 吸附机理

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负载MOF的木材气凝胶及其复合材料的构筑与表征

3

作者 张朝岭 朱刚 +4 位作者 邓书端 李凯钱 张旭鹏 康昆勇 孙浩 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期5124-5132,共9页

金属-有机框架(MOF)的形态通常呈粉末状不易回收且加工成型较为困难,从而导致其进一步实际应用受到限制。因此,为MOF寻求一种具有良好加工性能的自支撑多孔载体材料显得迫在眉睫。采用化学预处理与冷冻干燥相结合的方法制备出一系列木... 金属-有机框架(MOF)的形态通常呈粉末状不易回收且加工成型较为困难,从而导致其进一步实际应用受到限制。因此,为MOF寻求一种具有良好加工性能的自支撑多孔载体材料显得迫在眉睫。采用化学预处理与冷冻干燥相结合的方法制备出一系列木材气凝胶多孔载体材料,并对比研究了不同木材气凝胶的微观结构、比表面积和热稳定性能。相较其他木材气凝胶,轻木气凝胶能够保持完整的蜂窝状多孔骨架结构,其比表面积达到43.87 m^(2)·g^(-1),并表现出低密度(0.091 g·cm^(-3))的超轻质特性,且兼具良好的热稳定性。基于此,将轻木气凝胶作为载体负载MOF颗粒,采用原位生长策略成功构筑出一种新型ZIF-8@轻木气凝胶吸附材料。结果表明,具有规则十二面体结构的ZIF-8均匀分布在轻木气凝胶骨架内的管腔表面,ZIF-8的引入显著提升了轻木气凝胶多孔载体的吸附能力,该复合材料对亚甲基蓝(MB)的去除率为99.2%,最大吸附量可达198.3 mg·g^(-1)。吸附过程符合准二级动力学模型,说明ZIF-8@轻木气凝胶对MB的吸附主要为化学吸附。为构筑功能化MOF@木材衍生复合材料提供了新的思路,将促进其在环境修复领域的应用。 展开更多

关键词 金属有机框架 木材气凝胶 多孔结构 载体 吸附

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具有纳米结构的木材气凝胶基电极的制备及其电化学性能 被引量：1

4

作者 郭飞宇 何文 +5 位作者 王瑞 韦柏任 梁爽 季秋琳 胡纲正 李文轩 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期122-130,共9页

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,... 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/cm^(2)扫描速率下的比电容达到389 F/g、面电容为10.5 F/cm^(2),而且在10 mA/cm^(2)扫描速率下经过10000次循环后的电容保持率为95.1%。本研究通过在木材中构建连续的导电纳米网络结构,显示出优异的电化学性能,为木质基材在电极材料中的应用提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 木材气凝胶 纳米结构 碳纳米管 聚吡咯 电化学性能

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高碘酸钠氧化制备醛基化巴沙木气凝胶的物理性能表征

5

作者 季秋琳 韦柏任 +5 位作者 梁爽 王凯印 朱鸿飞 秦永胜 王瑞 何文 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期46-53,共8页

木材作为一种具有多尺度孔隙结构的生物质材料,在气凝胶开发应用方面具有巨大的潜能。以天然巴沙木为原料,通过脱木素联合高碘酸钠氧化处理,选择性地将纤维素分子链上C_(2)、C_(3)位的羟基氧化为醛基,自上而下地制备了一种醛基化木材气... 木材作为一种具有多尺度孔隙结构的生物质材料,在气凝胶开发应用方面具有巨大的潜能。以天然巴沙木为原料,通过脱木素联合高碘酸钠氧化处理,选择性地将纤维素分子链上C_(2)、C_(3)位的羟基氧化为醛基,自上而下地制备了一种醛基化木材气凝胶。通过调控高碘酸钠与木材的质量比(1∶1~4∶1),在氧化时间为4 h、氧化温度为60℃条件下制备出醛基化木材气凝胶,并对其微观结构、化学成分及物理性能进行表征。研究表明:高碘酸钠与木材质量比为3∶1时制备的醛基化木材气凝胶(ANWA-3)具有丰富的纳米孔隙结构和高醛基含量,且力学性能优良,展现出优异的综合性能。具体地,ANWA-3的密度为0.050 g/cm^(3),仅为巴沙木的22.0%;同时,ANWA-3的比表面积达到了36.6 m^(2)/g,其醛基含量达到了1.63 mmol/g。微观结构观察证实了ANWA-3细胞壁中形成了丰富的纳米孔隙结构,且细胞壁厚度明显减少;傅里叶变换红外光谱(FT-IR)显示在1735 cm^(-1)处存在明显的醛基特征峰,X射线光电子能谱指出C_(3)峰面积高达49.0%,证实了木材纤维素分子链中的羟基被氧化成醛基。尽管ANWA-3的结晶度下降至48.0%,但是氧化生成的醛基与羟基形成更稳定的半缩醛结构,压缩强度仍能达到7.6 MPa。因此,本研究通过脱木素联合高碘酸钠氧化制备出的巴沙木气凝胶不仅高度醛基化,而且具有高比表面积和丰富的纳米孔隙结构,为功能化木材气凝胶的制备提供了新的研究思路。 展开更多

关键词 木材气凝胶 高碘酸钠 醛基化 比表面积 压缩强度 巴沙木

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木材细胞壁的超微构造与气凝胶型木材的制备原理 被引量：7

6

作者 高景然 邱坚 +1 位作者 李坚 刘一星 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第11期98-100,共3页

阐述了木材细胞壁的化学组成、超微构造及壁层结构。根据木材细胞壁的结构,气凝胶型木材的制备主要包括3个步骤:木材细胞壁S3层的破坏;木材细胞壁的膨化;超临界干燥。通过对木材细胞壁的超微构造的分析,从原理上对气凝胶型木材制备的各... 阐述了木材细胞壁的化学组成、超微构造及壁层结构。根据木材细胞壁的结构,气凝胶型木材的制备主要包括3个步骤:木材细胞壁S3层的破坏;木材细胞壁的膨化;超临界干燥。通过对木材细胞壁的超微构造的分析,从原理上对气凝胶型木材制备的各个步骤进行了简要的叙述。 展开更多

关键词 气凝胶型木材 木材细胞壁 超微构造 膨化 超临界干燥

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木材-纳米SiO_2气凝胶复合材料结构的FTIR表征 被引量：9

7

作者 隋淑娟 邱坚 李坚 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期49-50,共2页

在催化剂存在下,使正硅酸乙酯与乙醇-水溶液混合制备硅醇溶胶,迅速将其分别注入到西南桤木和紫椴木材中,令其在室温下反应100min左右得到木材-凝胶,然后采用超临界干燥技术制备木材-SiO2气凝胶。应用FTIR方法对上述溶胶-凝胶法木材-SiO... 在催化剂存在下,使正硅酸乙酯与乙醇-水溶液混合制备硅醇溶胶,迅速将其分别注入到西南桤木和紫椴木材中,令其在室温下反应100min左右得到木材-凝胶,然后采用超临界干燥技术制备木材-SiO2气凝胶。应用FTIR方法对上述溶胶-凝胶法木材-SiO2气凝胶复合材料的结构进行了表征,结果表明,复合材料的FTIR特征基本上是由木材与SiO2气凝胶谱图加合而产生的,没有得到木材与SiO2气凝胶产生化学结合的明确证据,但是观察到气凝胶中Si—OH结构信息(844cm-1);部分木材-SiO2气凝胶复合材料试样中1735cm-1吸收峰强度明显降低,说明不当的制备工艺条件有可能造成木材中半纤维素发生降解。 展开更多

关键词 溶胶-凝胶法 超临界干燥 SIO2气凝胶 木材-纳米SiO2气凝胶复合材料

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基于树木天然生物结构的气凝胶型木材的理论分析 被引量：2

8

作者 邱坚 高景然 +1 位作者 李坚 刘一星 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期73-75,共3页

目前纳米技术在木材科学中的应用主要是木材—纳米复合材。在介绍气凝胶材料的性质及其应用的基础上,重点从树木天然生物结构出发,对木材细胞壁的微观构造、所含凝胶物质及木材的智能效应等进行分析,并将木材的结构和物理性质与气凝胶... 目前纳米技术在木材科学中的应用主要是木材—纳米复合材。在介绍气凝胶材料的性质及其应用的基础上,重点从树木天然生物结构出发,对木材细胞壁的微观构造、所含凝胶物质及木材的智能效应等进行分析,并将木材的结构和物理性质与气凝胶材料进行对比,提出了气凝胶型木材的概念。 展开更多

关键词 木材 天然生物结构 气凝胶 气凝胶型木材

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木材-SiO2醇凝胶复合材的超临界干燥工艺 被引量：8

9

作者 邱坚 李坚 刘一星 《林业科学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期62-67,共6页

采用超临界CO2流体对木材-SiO2醇凝胶复合材的干燥工艺进行研究。结果表明:由于受到木材的包围,木材-SiO2醇凝胶复合材的超临界干燥工艺条件最终确定为动态和静态干燥温度为50℃,动态和静态压力为25MPa,动态干燥时间为180min。经扫描电... 采用超临界CO2流体对木材-SiO2醇凝胶复合材的干燥工艺进行研究。结果表明:由于受到木材的包围,木材-SiO2醇凝胶复合材的超临界干燥工艺条件最终确定为动态和静态干燥温度为50℃,动态和静态压力为25MPa,动态干燥时间为180min。经扫描电镜观察,木材-SiO2气凝胶在微观上有良好的网络结构,SiO2气凝胶与木材有良好的结合并保持木材的孔隙结构。通过透射电镜观测,所制备的木材-SiO2气凝胶复合材料中的SiO2气凝胶是由直径约13～300nm的SiO2颗粒构成的连续网络结构。超临界CO2流体干燥的木材-SiO2气凝胶复合材表现突出的增容现象,由于紫椴与西南桤木结构不同,两者的增容率有较大的差异,西南桤木的增容率约为紫椴木材的1/2左右。 展开更多

关键词 超临界CO2 流体 木材-SiO2气凝胶复合材 木材超临界干燥 纳米结构

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Sol-Gel法制备木材功能性改良用SiO_2凝胶 被引量：9

10

作者 李坚 邱坚 刘一星 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期106-111,共6页

以正硅酸乙酯（TEOS）原料，HCl／HF混合酸为水解催化剂，研究应用于木材功能性改良的SiO2凝胶的制备工艺条件。所配制3种反应溶液的TEOS／EtOH／H2O比例分别为FU1=1．00：15．35：7．45，FU2=1．00：5．43：10．10，FU3=1．00：5．47：... 以正硅酸乙酯（TEOS）原料，HCl／HF混合酸为水解催化剂，研究应用于木材功能性改良的SiO2凝胶的制备工艺条件。所配制3种反应溶液的TEOS／EtOH／H2O比例分别为FU1=1．00：15．35：7．45，FU2=1．00：5．43：10．10，FU3=1．00：5．47：5．77，HCl／HF摩尔比分别为0．02／0．01、0．02／0．04和0．02／0．06，可在120min左右得到醇凝胶。将醇凝胶在-21℃条件下陈化1～3d后，在12h内自然升温至室温，24h内置于超临界流体中进行干燥单元操作，可以得到适合木材功能性改良用并具有纳米结构的SiO2气凝胶。 展开更多

关键词 Sol—Gel法 SiO2凝胶 纳米结构 木材-SiO2气凝胶复合材 木材功能性改良

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SiO2溶胶空细胞法浸渍处理木材工艺 被引量：8

11

作者 邱坚 李坚 刘一星 《林业科学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期124-128,共5页

对SiO2溶胶溶液半限注法浸渍处理紫椴和西南桤木的工艺进行研究。结果表明:SiO2溶胶对木材的渗透应主要考虑压力和加压时间以及树种的影响,考虑木材的变异性所造成的试验数据的波动,确定SiO2溶胶的浸渍工艺条件为压力0.8MPa,压力时间30m... 对SiO2溶胶溶液半限注法浸渍处理紫椴和西南桤木的工艺进行研究。结果表明:SiO2溶胶对木材的渗透应主要考虑压力和加压时间以及树种的影响,考虑木材的变异性所造成的试验数据的波动,确定SiO2溶胶的浸渍工艺条件为压力0.8MPa,压力时间30min,后真空度为0.090MPa,保持10min。通过X射线能谱图分析,在木材细胞壁的位置能看到排列均匀的SiO2,说明在木材外部进行溶胶-凝胶化过程,然后采取空细胞法将溶胶注入到木材中,简化了制备工艺条件,提高了原料利用率。 展开更多

关键词 半限注法 SiO2凝胶 木材浸渍 木材-SiO2气凝胶复合材 扫描电镜-能量色散X射线分析

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