飞行石墨——碳气凝胶的应用进展

碳气凝胶是一种新型轻质多孔多功能性气凝胶，孔隙率高达80%～99%，比表面积高达1500～2500m2/g，并且其泡孔结构可通过工艺调节。碳气凝胶是唯一具有导电性的气凝胶，可作为超级电容器的电极材料。

从原材料来源广度方面而言，纤维素是地球上储量最丰富的有机生物质，每年产量有几百亿吨，广泛存在于植物、细菌、真菌、海洋生物中。纤维素具有良好的生物相容性、生物可降解性、高比强度和模量等，使其逐步成为制备碳气凝胶的研究热点。纤维素原材料性能优异，以纤维素为原材料的碳气凝胶不仅可作为一种可持续发展的纳米材料和载体，且其制备工艺日趋简单，在绿色环保材料方面将有不可估量的应用价值。

纤维素碳气凝胶的应用研究

纤维素碳气凝胶是一种轻质多孔的碳材料，在碳气凝胶的基础领域有广泛的应用，比如隔音、隔热、催化、导电、耐火等应用领域。纤维素碳气凝胶具有优异的生物相容性和生物可降解性，使其在药物缓释、组织工程等生物医用方面受到广泛应用。纤维素碳气凝胶还是一种多功能性材料，可在前沿材料领域获得更多的关注和应用，比如柔性导电材料、超级电容器、储能材料以及抗电磁屏蔽干涉材料等。

1.柔性耐火导电材料

细菌纤维素碳气凝胶具有轻质、多孔、柔韧、耐火、导电以及良好的生物相容性，不仅可在催化剂载体、人造肌肉、吸收剂和气体检测等碳气凝胶基础应用领域有广阔的潜在应用价值，还可以作为先进环保的柔韧耐火导电材料。

2.油水分离和有机溶剂回收

以废旧报纸为原料制备了可处理有机污染物的碳气凝胶。废旧报纸中含有50.1%的纤维素，16.8%的半纤维素。将废报纸屑用去离子水浸润3天，经磁力搅拌制备均一的浆液，再经过冻干形成气凝胶，在管式炉中热解获得碳气凝胶。制备的碳气凝胶密度为18.5mg/cm3，吸收泵油、乙醇、汽油的能力分别是63.9%、97%、100%，总体重量吸收率为29～51倍。

该碳气凝胶的制备材料属于低成本回收再利用材料，工艺简单，无毒，符合绿色环保可持续发展趋势需要。根据其吸附的油品种类不同，可选择挤压、蒸馏或燃烧等方式除去吸收物使碳气凝胶得以循环利用。

3.高性能电容器及储能材料

以西瓜为原料水热处理后获得黑色碳海绵，在水和乙醇的混合物中除去可溶性杂质并冻干得到棕色碳气凝胶。该方法制备得到的西瓜碳气凝胶具有优异的电化学性能：电容量可达333.1F/g（电流密度为1A/g），在1.6MKOH溶液中电位窗从－1.0V到0.0V。充放电循环1000次后，复合碳气凝胶仍能保持96%的电容量，可用于超级电容器领域。