纖維素氣凝膠基多功能納米復(fù)合材料

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 氣凝膠的誕生 1
1.2 氣凝膠的合成化學(xué) 5
1.3 氣凝膠的特征與應(yīng)用 11
1.4 氣凝膠的近期發(fā)展 14
1.5 纖維素簡介 15
1.6 纖維素氣凝膠的誕生與發(fā)展 17
參考文獻 28
第2章 纖維素的來源、結(jié)構(gòu)及理化特性 38
2.1 自然界中的纖維素資源 38
2.1.1 農(nóng)、林、水生物質(zhì)資源 38
2.1.2 細菌纖維素 43
2.2 纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu) 52
2.2.1 纖維素的分子結(jié)構(gòu) 52
2.2.2 纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu) 55
2.3 纖維素的理化特性 58
2.3.1 纖維素的潤脹與溶解 58
2.3.2 纖維素的酸水解 69
2.3.3 纖維素的酶解 80
2.3.4 纖維素的熱降解 92
2.3.5 纖維素的光降解 100
2.3.6 纖維素的堿降解 105
2.3.7 纖維素的機械降解 107
2.3.8 纖維素的液晶性 110
參考文獻 115
第3章 纖維素氣凝膠 142
3.1 納米纖絲化纖維素氣凝膠 142
3.1.1 引言 142
3.1.2 NFC 氣凝膠的制備與表征方法 143
iv 纖維素氣凝膠基多功能納米復(fù)合材料
3.1.3 NFC 氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性 144
3.1.4 小結(jié) 147
3.2 再生纖維素氣凝膠 147
3.2.1 引言 147
3.2.2 基于氫氧化鈉/聚乙二醇溶劑體系制備輕質(zhì)高強的再生纖維素氣凝膠 148
3.2.3 表征方法 148
3.2.4 微觀形貌、孔隙特性、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能 148
3.2.5 小結(jié) 151
3.3 細菌纖維素氣凝膠 151
3.3.1 引言 151
3.3.2 細菌纖維素氣凝膠的制備 152
3.3.3 細菌纖維素氣凝膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 153
3.3.4 細菌纖維素氣凝膠的孔隙率和機械特性 154
3.3.5 細菌纖維素氣凝膠的增強 156
3.3.6 小結(jié) 159
3.4 纖維素衍生的碳氣凝膠 159
3.4.1 引言 159
3.4.2 高溫熱解制備碳氣凝膠 160
3.4.3 表征方法 160
3.4.4 微觀形貌、孔隙特性和結(jié)晶結(jié)構(gòu) 160
3.4.5 疏水、導(dǎo)電和阻燃特性 162
3.4.6 小結(jié) 163
參考文獻 163
第4章 纖維素氣凝膠基納米復(fù)合材料的合成工藝 169
4.1 概論 169
4.2 溶膠-凝膠法 171
4.2.1 引言 171
4.2.2 溶膠-凝膠法的工藝過程和反應(yīng)原理 172
4.2.3 溶膠-凝膠法的優(yōu)缺點 173
4.2.4 溶膠-凝膠法制備材料的幾種類型 174
4.3 水熱法 174
4.3.1 引言 174
4.3.2 水熱法的分類 175
4.3.3 水熱合成裝置 176
4.3.4 水熱法的優(yōu)缺點 177
4.3.5 水熱反應(yīng)的主要影響因素 178
4.3.6 水熱反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì)變化 179
4.4 磁控濺射法 180
4.4.1 引言 180
4.4.2 磁控濺射法的工藝過程 181
4.4.3 磁控濺射法的原理 181
4.4.4 磁控濺射法的優(yōu)缺點 182
4.4.5 磁控濺射法的分類 183
4.4.6 磁控濺射法的潛在應(yīng)用 185
4.5 其他典型方法 185
4.5.1 共混法 185
4.5.2 原位分散聚合法 186
4.5.3 共沉淀法 187
4.5.4 浸漬法 188
4.5.5 電沉積法 190
4.5.6 化學(xué)鍍法 192
4.5.7 自組裝法 195
參考文獻 196
第5章 纖維素氣凝膠及其納米復(fù)合材料的常規(guī)表征手段 202
5.1 概論 202
5.2 微觀形貌表征 203
5.2.1 電子光學(xué)基礎(chǔ) 203
5.2.2 透射電子顯微鏡 204
5.2.3 掃描電子顯微鏡 208
5.3 化學(xué)成分與晶體結(jié)構(gòu)分析 212
5.3.1 紅外光譜 212
5.3.2 拉曼光譜 217
5.3.3 X 射線光電子能譜 220
5.3.4 X 射線衍射分析 224
5.4 比表面積及孔徑分析 231
5.4.1 引言 231
5.4.2 氣體吸附法 232
5.4.3 壓汞法 242
參考文獻 244
第6章 纖維素氣凝膠基吸附材料 249
6.1 有機液體吸附材料及油水分離材料 249
6.1.1 甲基三氯硅烷改性納米纖絲化纖維素氣凝膠 249
6.1.2 碳纖維氣凝膠 252
6.1.3 TiO2/纖維素復(fù)合氣凝膠 262
6.1.4 磺化纖維素納米纖絲氣凝膠 267
6.2 重金屬離子吸附材料 279
6.2.1 γ-Fe2O3/纖維素氣凝膠納米復(fù)合材料 279
6.2.2 聚乙烯醇/纖維素納米纖絲復(fù)合氣凝膠基超吸附材料 293
6.2.3 TEMPO 氧化的纖維素水凝膠 305
6.3 二氧化碳捕捉材料 315
6.3.1 納米纖絲化纖維素/聚乙烯亞胺復(fù)合氣凝膠 315
6.3.2 纖維素纖維衍生的多孔碳 325
6.3.3 氨基納米纖絲化纖維素 336
參考文獻 348
第7章 纖維素氣凝膠基催化材料 373
7.1 光催化處理有機染料污水 373
7.1.1 有機染料污水的污染現(xiàn)狀和常規(guī)處理方法 373
7.1.2 銳鈦礦型二氧化鈦/纖維素氣凝膠納米復(fù)合材料 382
7.1.3 生物質(zhì)碳摻雜介孔二氧化鈦納米棒 397
7.2 “芬頓”催化處理有機染料污水 406
7.2.1 “芬頓”催化氧化反應(yīng)機理 406
7.2.2 氧化石墨烯-Fe(Ⅲ)-纖維素納米纖絲復(fù)合氣凝膠 411
7.2.3 磁鐵礦/纖維素納米纖絲復(fù)合催化劑 423
7.2.4 Fe3O4/纖維素氣凝膠納米復(fù)合材料 432
參考文獻 444
第8章 纖維素氣凝膠基電磁屏蔽材料 465
8.1 電磁波的危害 465
8.1.1 引言 465
8.1.2 基本概念 466
8.1.3 電磁波的產(chǎn)生機理 467
8.1.4 電磁波污染的危害 468
8.1.5 電磁波污染的防護 470
8.2 電磁屏蔽機理 473
8.2.1 基本概念 473
8.2.2 電磁屏蔽材料 475
8.3 多壁碳納米管/纖維素氣凝膠復(fù)合材料及其電磁屏蔽效能 478
8.3.1 引言 478
8.3.2 實驗部分 480
8.3.3 結(jié)果與討論 481
8.3.4 小結(jié) 485
8.4 α-Fe2O3/聚吡咯/纖維素衍生碳氣凝膠納米復(fù)合材料及其電磁屏蔽效能 485
8.4.1 引言 485
8.4.2 實驗部分 487
8.4.3 結(jié)果與討論 488
8.4.4 小結(jié) 495
8.5 石墨烯/纖維素衍生碳氣凝膠納米復(fù)合材料及其電磁屏蔽效能 496
8.5.1 引言 496
8.5.2 實驗部分 497
8.5.3 結(jié)果與討論 499
8.5.4 小結(jié) 507
參考文獻 508
第9章 纖維素氣凝膠基超級電容器電極材料 520
9.1 超級電容器在儲能系統(tǒng)中的定位 520
9.1.1 超級電容器的發(fā)展進程 520
9.1.2 超級電容器的特點 521
9.1.3 超級電容器的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 523
9.2 超級電容器的儲能機理 526
9.2.1 引言 526
9.2.2 雙電層電容器 527
9.2.3 法拉第贗電容器 529
9.2.4 混合型超級電容器 530
9.3 纖維素納米晶氣凝膠用作三維、輕質(zhì)的超級電容器基質(zhì)材料 531
9.3.1 引言 531
9.3.2 實驗部分 532
9.3.3 結(jié)果與討論 534
9.3.4 小結(jié) 542
9.4 纖維素納米纖絲/還原氧化石墨烯/碳納米管復(fù)合氣凝膠制備超級電容器電極 543
9.4.1 引言 543
9.4.2 實驗部分 544
9.4.3 結(jié)果與討論 545
9.4.4 小結(jié) 553
9.5 層層自組裝法改性納米纖維素氣凝膠制備超級電容器電極 554
9.5.1 引言 554
9.5.2 實驗部分 555
9.5.3 結(jié)果與討論 556
9.5.4 小結(jié) 563
9.6 聚苯胺/納米銀/纖維素納米纖絲復(fù)合氣凝膠制備超級電容器電極 563
9.6.1 引言 563
9.6.2 實驗部分 564
9.6.3 結(jié)果與討論 566
9.6.4 小結(jié) 572
參考文獻 572