等離子體所等在制備碳凝膠材料研究方面取得新進展

　　在國家自然科學基金、“973”重大研究項目和中國科學院的資助下，中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所低溫等離子體應用研究室王祥科研究員帶領博士研究生吳西林等人與中國科學技術大學徐安武教授合作，利用水熱方法制備出具有較力學、電學性能的碳凝膠。相關研究成果發表在美國化學學會納米領域期刊ACS NANO(2013,7,3589-3597)上。

　　研究人員利用水熱方法，將生物質原料西瓜，直接轉換成具有較力學性能的碳水凝膠和氣凝膠，得到這種碳的三維的水凝膠和氣凝膠具有較強的壓縮性質和較好的親水性。從微觀結構上分析，這種三維碳材料是由親水性的納米碳纖維和納米球組成的具有網狀交聯的多孔結構。這種交聯的三維結構使得其內部具有很多空間，從而像海綿一樣可以吸收大量的水分和吸附其它離子或者分子。將鐵離子吸附在該水凝膠上，再通過煅燒，形成具有磁性的碳的氣凝膠，其具有較好的電學性質，在超級電容器上具有潛在的應用價值。這種磁性碳氣溶膠在電流密度為1 A/g的條件下，電容量為333.1 F/g。基于其具有良好的力學性質、生物相容性及廉價易制備等特點，使得該碳凝膠材料在吸附劑、催化劑載體、傳感器、生物醫藥和污染物治理等領域具有廣闊的應用前景。

　　上述研究成果得到了國內外研究同行的高度關注，美國化學會Chemical & Engineering News在報道中稱贊這項工作是this composite aerogel could be a promising material for storing energy。

左圖顯示該碳凝膠材料具有很輕的密度，可以放在蒲公英上;右圖是煅燒后得到的磁性碳氣溶膠的充放電性能。通過該圖可以計算其在電流密度為1 A/g的條件下，具有電容量為333.1 F/g.