Page 35 - 精细化工2019年第9期

第 36 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.36, No.9
201 9 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2019

功能材料
掺锌壳聚糖气凝胶的制备与表征

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陈擘威 1,2 ，吴 英 1,2 ，周明佳 ，张 勇
（1. 绵阳师范学院 数理学院，四川 绵阳 621000；2. 绵阳师范学院 计算物理研究中心，四川 绵阳
621000；3. 四川省新型含能材料军民融合协同创新中心，四川 绵阳 621010）

摘要：以壳聚糖作为模板剂，氯化锌作为前驱物通过溶胶-凝胶法制备出湿凝胶，经二氧化碳超临界干燥得到掺
锌壳聚糖气凝胶。通过场发射扫描电镜（FESEM）和 N 2 吸/脱附测试对气凝胶的微观结构和性能进行了表征。
结果表明：掺锌壳聚糖气凝胶具有明显的三维纳米多孔结构；壳聚糖的含量对气凝胶的微观结构影响明显；当
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m（壳聚糖）∶m（氯化锌）=1∶1 时，气凝胶骨架纤细，比表面积 460 m /g，平均孔径分布在 3~10 nm。
关键词：壳聚糖；氯化锌；溶胶-凝胶；气凝胶；功能材料
中图分类号：TQ427.26 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 09-1763-05

Synthesis and Characterization of Zn-doped Chitosan Aerogels

1,2
1,2
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CHEN Bo-wei , WU Ying , ZHOU Ming-jia , ZHANG Yong
（1. School of Mathematics and Physics, Mianyang Teachers' College, Mianyang 621000, Sichuan, China; 2. Research Center
of Computational Physics, Mianyang Teachers' College, Mianyang 621000, Sichuan, China; 3. Sichuan Co-Innovation Center
for New Energetic Materials, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, Sichuan, China）
Abstract: Wet gels were prepared by sol-gel method using chitosan as template and zinc chloride as
precursor and then dried by supercritical carbon dioxide to prepare zinc-doped chitosan aerogels. The
microstructures and properties of the aerogels were characterized by field-emmision scanning electron
microscope (FESEM) and N 2 adsorption/desorption test. The results showed that the Zn-doped chitosan
aerogels exhibited three-dimensional porous structure. The content of chitosan had obvious influence on the
microstructure of aerogel. When the mass ratio of chitosan to ZnCl 2 was 1∶1, the prepared aerogel had a
high BET surface area of 460 m²/g and average pore diameter about 3~10 nm.
Key words: chitosan; ZnCl 2; sol-gel; aerogel; functional materials

[5]
气凝胶是一种新型轻质纳米多孔材料，可以通 镍基气凝胶 、钴基气凝胶 [10] 、锌基气凝胶 [11-14] 等
过溶胶-凝胶及超临界干燥或冷冻干燥过程制备，其具 金属基气凝胶，但是这些气凝胶的性能，如多孔性、
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[1]
有低密度（3 mg/cm ） 、高比表面积（3200 m /g） [2] 比表面积及成型性却有待提高。而有机气凝胶具有
等优异性能，由于具有纳米多孔结构、大孔隙率以 较高的比表面积和良好的成型性，结合有机气凝胶
及高比表面积等特征 [3-4] ，是一种性能优异的功能材 的优点，对金属基气凝胶的制备方法进行改进，寻
料，具有广泛的应用前景。气凝胶主要包括三类： 找更为有效的金属基气凝胶制备方法。通过改良金
无机气凝胶、无机/有机复合气凝胶以及有机气凝 属基气凝胶的制备方法，制备出的气凝胶具有优良
胶。由于无机气凝胶尤其是金属基气凝胶在吸附、 性能：高比表面积、成型性好，能够应用于吸附、
催化等方面具有较好的应用前景，近年来吸引了广 催化等领域。
大科研工作者开展了大量基础性研究。目前已有研 传统有机气凝胶的前驱物使用间苯二酚、甲醛,
[9]
究报道，成功制备出铜基气凝胶 [5-8] 、钛基气凝胶 、 具有毒性，选择廉价低毒的原料代替有毒的前驱物，

收稿日期：2018-11-07; 定用日期：2019-04-17; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180819
基金项目：西南科技大学极端条件物质特性联合实验室资助项目（13zxjk04）；四川省教育厅项目（17ZB0208, 18ZB0304）；绵阳师范
学院科研启动项目（QD2015A001）
作者简介：陈擘威(1977—)，男，副教授，博士，E-mail：cbwelder@foxmail.com。