碳?xì)饽z是一種新型輕質(zhì)多孔多功能性氣凝膠，孔隙率高達(dá)80%～99%，比表面積高達(dá)1500～2500m2/g，并且其泡孔結(jié)構(gòu)可通過工藝調(diào)節(jié)。碳?xì)饽z是唯一具有導(dǎo)電性的氣凝膠，可作為超級電容器的電極材料。

從原材料來源廣度方面而言，纖維素是地球上儲量最豐富的有機(jī)生物質(zhì)，每年產(chǎn)量有幾百億噸，廣泛存在于植物、細(xì)菌、真菌、海洋生物中。纖維素具有良好的生物相容性、生物可降解性、高比強(qiáng)度和模量等，使其逐步成為制備碳?xì)饽z的研究熱點(diǎn)。纖維素原材料性能優(yōu)異，以纖維素為原材料的碳?xì)饽z不僅可作為一種可持續(xù)發(fā)展的納米材料和載體，且其制備工藝日趨簡單，在綠色環(huán)保材料方面將有不可估量的應(yīng)用價(jià)值。

纖維素碳?xì)饽z的應(yīng)用研究

纖維素碳?xì)饽z是一種輕質(zhì)多孔的碳材料，在碳?xì)饽z的基礎(chǔ)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，比如隔音、隔熱、催化、導(dǎo)電、耐火等應(yīng)用領(lǐng)域。纖維素碳?xì)饽z具有優(yōu)異的生物相容性和生物可降解性，使其在藥物緩釋、組織工程等生物醫(yī)用方面受到廣泛應(yīng)用。纖維素碳?xì)饽z還是一種多功能性材料，可在前沿材料領(lǐng)域獲得更多的關(guān)注和應(yīng)用，比如柔性導(dǎo)電材料、超級電容器、儲能材料以及抗電磁屏蔽干涉材料等。

1.柔性耐火導(dǎo)電材料

細(xì)菌纖維素碳?xì)饽z具有輕質(zhì)、多孔、柔韌、耐火、導(dǎo)電以及良好的生物相容性，不僅可在催化劑載體、人造肌肉、吸收劑和氣體檢測等碳?xì)饽z基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域有廣闊的潛在應(yīng)用價(jià)值，還可以作為先進(jìn)環(huán)保的柔韌耐火導(dǎo)電材料。

2.油水分離和有機(jī)溶劑回收

以廢舊報(bào)紙為原料制備了可處理有機(jī)污染物的碳?xì)饽z。廢舊報(bào)紙中含有50.1%的纖維素，16.8%的半纖維素。將廢報(bào)紙屑用去離子水浸潤3天，經(jīng)磁力攪拌制備均一的漿液，再經(jīng)過凍干形成氣凝膠，在管式爐中熱解獲得碳?xì)饽z。制備的碳?xì)饽z密度為18.5mg/cm3，吸收泵油、乙醇、汽油的能力分別是63.9%、97%、100%，總體重量吸收率為29～51倍。

該碳?xì)饽z的制備材料屬于低成本回收再利用材料，工藝簡單，無毒，符合綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展趨勢需要。根據(jù)其吸附的油品種類不同，可選擇擠壓、蒸餾或燃燒等方式除去吸收物使碳?xì)饽z得以循環(huán)利用。

3.高性能電容器及儲能材料

以西瓜為原料水熱處理后獲得黑色碳海綿，在水和乙醇的混合物中除去可溶性雜質(zhì)并凍干得到棕色碳?xì)饽z。該方法制備得到的西瓜碳?xì)饽z具有優(yōu)異的電化學(xué)性能：電容量可達(dá)333.1F/g（電流密度為1A/g），在1.6MKOH溶液中電位窗從－1.0V到0.0V。充放電循環(huán)1000次后，復(fù)合碳?xì)饽z仍能保持96%的電容量，可用于超級電容器領(lǐng)域。