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第1章 绪论1

1.1 气凝胶的诞生1

1.2 气凝胶的合成化学5

1.3 气凝胶的特征与应用11

1.4 气凝胶的近期发展14

1.5 纤维素简介15

1.6 纤维素气凝胶的诞生与发展17

参考文献28

第2章 纤维素的来源、结构及理化特性38

2.1 自然界中的纤维素资源38

2.1.1 农、林、水生物质资源38

2.1.2 细菌纤维素43

2.2 纤维素的化学结构52

2.2.1 纤维素的分子结构52

2.2.2 纤维素的结晶结构55

2.3 纤维素的理化特性58

2.3.1 纤维素的润胀与溶解58

2.3.2 纤维素的酸水解69

2.3.3 纤维素的酶解80

2.3.4 纤维素的热降解92

2.3.5 纤维素的光降解100

2.3.6 纤维素的碱降解105

2.3.7 纤维素的机械降解107

2.3.8 纤维素的液晶性110

参考文献115

第3章 纤维素气凝胶142

3.1 纳米纤丝化纤维素气凝胶142

3.1.1 引言142

3.1.2 NFC气凝胶的制备与表征方法143

3.1.3 NFC气凝胶的微观结构、结晶结构和热稳定性144

3.1.4 小结147

3.2 再生纤维素气凝胶147

3.2.1 引言147

3.2.2 基于氢氧化钠／聚乙二醇溶剂体系制备轻质高强的再生纤维素气凝胶148

3.2.3 表征方法148

3.2.4 微观形貌、孔隙特性、结晶结构和力学性能148

3.2.5 小结151

3.3 细菌纤维素气凝胶151

3.3.1 引言151

3.3.2 细菌纤维素气凝胶的制备152

3.3.3 细菌纤维素气凝胶的结构稳定性153

3.3.4 细菌纤维素气凝胶的孔隙率和机械特性154

3.3.5 细菌纤维素气凝胶的增强156

3.3.6 小结159

3.4 纤维素衍生的碳气凝胶159

3.4.1 引言159

3.4.2 高温热解制备碳气凝胶160

3.4.3 表征方法160

3.4.4 微观形貌、孔隙特性和结晶结构160

3.4.5 疏水、导电和阻燃特性162

3.4.6 小结163

参考文献163

第4章 纤维素气凝胶基纳米复合材料的合成工艺169

4.1 概论169

4.2 溶胶-凝胶法171

4.2.1 引言171

4.2.2 溶胶-凝胶法的工艺过程和反应原理172

4.2.3 溶胶-凝胶法的优缺点173

4.2.4 溶胶-凝胶法制备材料的几种类型174

4.3 水热法174

4.3.1 引言174

4.3.2 水热法的分类175

4.3.3 水热合成装置176

4.3.4 水热法的优缺点177

4.3.5 水热反应的主要影响因素178

4.3.6 水热反应介质的性质变化179

4.4 磁控溅射法180

4.4.1 引言180

4.4.2 磁控溅射法的工艺过程181

4.4.3 磁控溅射法的原理181

4.4.4 磁控溅射法的优缺点182

4.4.5 磁控溅射法的分类183

4.4.6 磁控溅射法的潜在应用185

4.5 其他典型方法185

4.5.1 共混法185

4.5.2 原位分散聚合法186

4.5.3 共沉淀法187

4.5.4 浸渍法188

4.5.5 电沉积法190

4.5.6 化学镀法192

4.5.7 自组装法195

参考文献196

第5章 纤维素气凝胶及其纳米复合材料的常规表征手段202

5.1 概论202

5.2 微观形貌表征203

5.2.1 电子光学基础203

5.2.2 透射电子显微镜204

5.2.3 扫描电子显微镜208

5.3 化学成分与晶体结构分析212

5.3.1 红外光谱212

5.3.2 拉曼光谱217

5.3.3 X射线光电子能谱220

5.3.4 X射线衍射分析224

5.4 比表面积及孔径分析231

5.4.1 引言231

5.4.2 气体吸附法232

5.4.3 压汞法242

参考文献244

第6章 纤维素气凝胶基吸附材料249

6.1 有机液体吸附材料及油水分离材料249

6.1.1 甲基三氯硅烷改性纳米纤丝化纤维素气凝胶249

6.1.2 碳纤维气凝胶252

6.1.3 TiO2／纤维素复合气凝胶262

6.1.4 磺化纤维素纳米纤丝气凝胶267

6.2 重金属离子吸附材料279

6.2.1 γ-Fe2O3／纤维素气凝胶纳米复合材料279

6.2.2 聚乙烯醇／纤维素纳米纤丝复合气凝胶基超吸附材料293

6.2.3 TEMPO氧化的纤维素水凝胶305

6.3 二氧化碳捕捉材料315

6.3.1 纳米纤丝化纤维素／聚乙烯亚胺复合气凝胶315

6.3.2 纤维素纤维衍生的多孔碳325

6.3.3 氨基纳米纤丝化纤维素336

参考文献348

第7章 纤维素气凝胶基催化材料373

7.1 光催化处理有机染料污水373

7.1.1 有机染料污水的污染现状和常规处理方法373

7.1.2 锐钛矿型二氧化钛／纤维素气凝胶纳米复合材料382

7.1.3 生物质碳掺杂介孔二氧化钛纳米棒397

7.2 “芬顿”催化处理有机染料污水406

7.2.1 “芬顿”催化氧化反应机理406

7.2.2 氧化石墨烯-Fe（Ⅲ）-纤维素纳米纤丝复合气凝胶411

7.2.3 磁铁矿／纤维素纳米纤丝复合催化剂423

7.2.4 Fe3O4／纤维素气凝胶纳米复合材料432

参考文献444

第8章 纤维素气凝胶基电磁屏蔽材料465

8.1 电磁波的危害465

8.1.1 引言465

8.1.2 基本概念466

8.1.3 电磁波的产生机理467

8.1.4 电磁波污染的危害468

8.1.5 电磁波污染的防护470

8.2 电磁屏蔽机理473

8.2.1 基本概念473

8.2.2 电磁屏蔽材料475

8.3 多壁碳纳米管／纤维素气凝胶复合材料及其电磁屏蔽效能478

8.3.1 引言478

8.3.2 实验部分480

8.3.3 结果与讨论481

8.3.4 小结485

8.4 α-Fe2O3／聚吡咯／纤维素衍生碳气凝胶纳米复合材料及其电磁屏蔽效能485

8.4.1 引言485

8.4.2 实验部分487

8.4.3 结果与讨论488

8.4.4 小结495

8.5 石墨烯／纤维素衍生碳气凝胶纳米复合材料及其电磁屏蔽效能496

8.5.1 引言496

8.5.2 实验部分497

8.5.3 结果与讨论499

8.5.4 小结507

参考文献508

第9章 纤维素气凝胶基超级电容器电极材料520

9.1 超级电容器在储能系统中的定位520

9.1.1 超级电容器的发展进程520

9.1.2 超级电容器的特点521

9.1.3 超级电容器的结构与应用523

9.2 超级电容器的储能机理526

9.2.1 引言526

9.2.2 双电层电容器527

9.2.3 法拉第赝电容器529

9.2.4 混合型超级电容器530

9.3 纤维素纳米晶气凝胶用作三维、轻质的超级电容器基质材料531

9.3.1 引言531

9.3.2 实验部分532

9.3.3 结果与讨论534

9.3.4 小结542

9.4 纤维素纳米纤丝／还原氧化石墨烯／碳纳米管复合气凝胶制备超级电容器电极543

9.4.1 引言543

9.4.2 实验部分544

9.4.3 结果与讨论545

9.4.4 小结553

9.5 层层自组装法改性纳米纤维素气凝胶制备超级电容器电极554

9.5.1 引言554

9.5.2 实验部分555

9.5.3 结果与讨论556

9.5.4 小结563

9.6 聚苯胺／纳米银／纤维素纳米纤丝复合气凝胶制备超级电容器电极563

9.6.1 引言563

9.6.2 实验部分564

9.6.3 结果与讨论566

9.6.4 小结572

参考文献572