碳氣凝膠是一種新型輕質(zhì)多孔多功能性氣凝膠，孔隙率高達80%～99%，比表面積高達1500～2500m2/g，并且其泡孔結(jié)構(gòu)可通過工藝調(diào)節(jié)。碳氣凝膠是唯一具有導電性的氣凝膠，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生物質(zhì)，每年產(chǎn)量有幾百億噸，廣泛存在于植物、細菌、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、高比強度和模量等，使其逐步成為制備碳氣凝膠的研究熱點。纖維素原材料性能優(yōu)異，以纖維素為原材料的碳氣凝膠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用價值。

纖維素碳氣凝膠的應用研究

纖維素碳氣凝膠是一種輕質(zhì)多孔的碳材料，在碳氣凝膠的基礎領(lǐng)域有廣泛的應用，比如隔音、隔熱、催化、導電、耐火等應用領(lǐng)域。纖維素碳氣凝膠具有優(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)用方面受到廣泛應用。纖維素碳氣凝膠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)注和應用，比如柔性導電材料、超級電容器、儲能材料以及抗電磁屏蔽干涉材料等。

1.柔性耐火導電材料

細菌纖維素碳氣凝膠具有輕質(zhì)、多孔、柔韌、耐火、導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氣凝膠基礎應用領(lǐng)域有廣闊的潛在應用價值，還可以作為先進環(huán)保的柔韌耐火導電材料。

2.油水分離和有機溶劑回收

以廢舊報紙為原料制備了可處理有機污染物的碳氣凝膠。廢舊報紙中含有50.1%的纖維素，16.8%的半纖維素。將廢報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氣凝膠。制備的碳氣凝膠密度為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。

該碳氣凝膠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)?？沙掷m(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氣凝膠得以循環(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)并凍干得到棕色碳氣凝膠。該方法制備得到的西瓜碳氣凝膠具有優(yōu)異的電化學性能：電容量可達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，復合碳氣凝膠仍能保持96%的電容量，可用于超級電容器領(lǐng)域。