中科院等離子體所等在制備碳凝膠材料研究方面取得新進(jìn)展

在國家自然科學(xué)基金、“973”重大研究項(xiàng)目和中國科學(xué)院的資助下，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所低溫等離子體應(yīng)用研究室王祥科研究員帶領(lǐng)博士研究生吳西林等人與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐安武教授合作，利用水熱方法制備出具有較力學(xué)、電學(xué)性能的碳凝膠。相關(guān)研究成果發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會納米領(lǐng)域期刊ACS NANO(2013,7,3589-3597)上。

　　研究人員利用水熱方法，將生物質(zhì)原料西瓜，直接轉(zhuǎn)換成具有較力學(xué)性能的碳水凝膠和氣凝膠，得到這種碳的三維的水凝膠和氣凝膠具有較強(qiáng)的壓縮性質(zhì)和較好的親水性。從微觀結(jié)構(gòu)上分析，這種三維碳材料是由親水性的納米碳纖維和納米球組成的具有網(wǎng)狀交聯(lián)的多孔結(jié)構(gòu)。這種交聯(lián)的三維結(jié)構(gòu)使得其內(nèi)部具有很多空間，從而像海綿一樣可以吸收大量的水分和吸附其它離子或者分子。將鐵離子吸附在該水凝膠上，再通過煅燒，形成具有磁性的碳的氣凝膠，其具有較好的電學(xué)性質(zhì)，在超級電容器上具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。這種磁性碳?xì)馊苣z在電流密度為1 A/g的條件下，電容量為333.1 F/g。基于其具有良好的力學(xué)性質(zhì)、生物相容性及廉價(jià)易制備等特點(diǎn)，使得該碳凝膠材料在吸附劑、催化劑載體、傳感器、生物醫(yī)藥和污染物治理等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。