基于煤矸石的氣凝膠復(fù)合材料制備及其光降解活性研究

基于煤矸石的氣凝膠復(fù)合材料制備及其光降解活性研究隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，煤矸石的大量產(chǎn)生已經(jīng)成為了嚴(yán)重的環(huán)境問題，同時也給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。為了減緩這一問題的影響，近年來科學(xué)家們不斷研究新的處理方式，其中一種十分有潛力的方法就是利用煤矸石制備氣凝膠復(fù)合材料，進(jìn)一步進(jìn)行光降解活性研究。本文將從基于煤矸石的氣凝膠復(fù)合材料制備以及其光降解活性研究兩個方面進(jìn)行探討。

一、基于煤矸石的氣凝膠復(fù)合材料制備

氣凝膠是一種空氣結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定的固體材料，常被稱為“固體煙霧”，特點是比同體積的氣體密度小得多。通過利用煤矸石制備氣凝膠復(fù)合材料，可以將其廢棄物資源化，同時塑造了一種新穎的材料，對于環(huán)保產(chǎn)業(yè)和材料科技領(lǐng)域都有著很高的研究價值。

基于煤矸石的氣凝膠復(fù)合材料的制備方法有多種，本文主要介紹Sol-Gel法和自組裝法兩種方法。

1.1Sol-Gel法

Sol-Gel法是利用化學(xué)反應(yīng)形成溶膠（Sol）-凝膠（Gel）體系的一種方法。具體操作流程包括將含有金屬離子和有機(jī)小分子的溶膠混合，并在一定條件下形成分散體系，隨后通過烘干、高溫煅燒等手段，生成均質(zhì)的膠體狀物質(zhì)。Sol-Gel法制備出的煤矸石氣凝膠復(fù)合材料具有得到了廣泛的研究，且可通過控制反應(yīng)條件和添加物質(zhì)等方式，調(diào)節(jié)材料的特性，符合了現(xiàn)代材料科技多元化、個性化的發(fā)展趨勢。

1.2自組裝法

自組裝法是一種基于分子自身相互作用的方法，通過化學(xué)鍵合、范德華力、靜電作用等方法，使分子能夠自行組裝成特定的形貌和結(jié)構(gòu)，和Sol-Gel法相比，它不需要高溫條件，穩(wěn)定性也更高，但制備過程較慢。所制備的煤矸石氣凝膠復(fù)合材料具有材料組成簡單，開發(fā)成本低等優(yōu)點，未來在環(huán)保產(chǎn)業(yè)和材料科技領(lǐng)域中也具有技術(shù)應(yīng)用前景。

二、煤矸石氣凝膠復(fù)合材料的光降解活性研究

氣凝膠復(fù)合材料的優(yōu)點在于其結(jié)構(gòu)開放性以及內(nèi)部大量孔隙，可以使其呈現(xiàn)高度的比表面積和孔容量。對于光降解活性研究方面，煤矸石氣凝膠復(fù)合材料有較大的潛力，這一點在論文《基于煤矸石的氣凝膠復(fù)合材料及其光催化性能》中得到了深度研究。

2.1光催化水解降解染料的研究

該論文主要研究了以TiO2為催化劑，氣凝膠復(fù)合材料中加入不同比例的煤矸石，對染料水解降解的影響。結(jié)果表明，當(dāng)煤矸石含量適當(dāng)時，獲得的復(fù)合材料具有最佳的光催化降解效果。同時，結(jié)合機(jī)理研究認(rèn)為，煤矸石對光催化劑的吸附作用，既可以提高催化劑表面的反應(yīng)位點，又可以減緩催化劑的失活速率，從而提高其光催化性能。

2.2光降解甲醛的研究

除了水解降解染料，煤矸石氣凝膠復(fù)合材料在光降解甲醛方面也有著良好的表現(xiàn)。在論文《煤矸石/二氧化鈦/旋轉(zhuǎn)流化陶瓷球復(fù)合光催化劑的制備及其降解甲醛性能》中，科學(xué)家們利用煤矸石與二氧化鈦、旋轉(zhuǎn)流化陶瓷球等多種物質(zhì)制備出復(fù)合光催化劑，并利用其對甲醛進(jìn)行降解，結(jié)果表明，制備的復(fù)合光催化劑的甲醛降解率高達(dá)90%以上，并且穩(wěn)定性也具有一定優(yōu)勢，具有一定的應(yīng)用前景。

總之，基于煤矸石的氣凝膠復(fù)合材料制備及其光降解活性研究是當(dāng)前環(huán)保產(chǎn)業(yè)和材料科技領(lǐng)域中一項具有很高的研究價值的課題，而本文介紹的Sol-Gel法和自組裝法等制備方法以及有關(guān)光降解染料和