西南大学黄进教授团队 Cellulose:基于纤维素纳米晶与有机金属框架结合的气凝胶
2023-09-02 来源:高分子科技
活性炭、沸石等气体吸附材料的不可降解性易在服役后造成二次污染,相比之下,以纳米纤维素等可再生可降解材料为代表的生物质基气凝胶兼具高吸附性和环境友好性。以纤维素纳米晶(cellulose nanocrystals,CNC)为例,通过表面修饰活性功能基团后,不仅能调控以CNC为基材的气凝胶孔隙结构,还能使之获得选择性的化学吸附能力。值得注意的是,多数基于冻干法制备的生物质基气凝胶面临孔隙尺寸过大的科学难题,这些亚微米级或更大的孔隙通常有非常高的吸附通量,但不具备足够高的比吸附量。尤其是CNC等纳米材料,在高浓度或固态下倾向于自聚集并难以形成微孔。因此,诱导CNC在吸附材料中有序组装,构建含大量介孔和微孔的分级孔隙结构,全面强化CNC基气凝胶的气凝吸附性能,对制备可降解型气体吸附多孔材料具有显著的指导意义。
图1 MIL100(Fe)@OCN粒子和MIL-100(Fe)@OCN/ PVA气凝胶制备示意图。右下角的照片是蒲公英种子上的圆柱形MIL-100(Fe)@OCN/PVA气凝胶
图2 (a)不同MIL?100(Fe)的OCN、MIL-100(Fe)和MIL-100(Fe)@OCN的比表面积;(b) OCN、 (c) MIL-100(Fe)20@ OCN、(d) MIL-100(Fe)50@ OCN、(e) MIL-100(Fe)20@ OCN、(f) MIL-100(Fe)的孔径分布,其中CPV为累积孔体积;(g) 不同MIL?100(Fe)的OCN、MIL-100(Fe)和MIL-100(Fe)@OCN颗粒中主要孔隙的平均大小。
图3 (a) PVA、(b) OCN/PVA、(c-f) MIL-100(Fe)OCN/ PVA气凝胶的SEM图像。
该研究工作以“Hierarchical pores in degradable polymer?based aerogel for CO2 adsorption”为题发表在Cellulose期刊(DOI: 10.1007/s10570-023-05365-8),获得国家自然科学基金(51973175)等多个项目的资助,西南大学软物质材料化学与功能制造重庆市重点实验室黄进教授为通讯作者。
原文链接: https://doi.org/10.1007/s10570-023-05365-8
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(责任编辑:xu)
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