本实验以壳聚糖和原硅酸四乙酯为反应前驱体,通过溶胶凝胶法和冷冻干燥技术制备壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶。之后,采用六甲基二硅氮烷(HMDS)对其进行疏水改性。本文系统研究了壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶改性前后的微观形貌、孔隙特性及其在吸油领域的应用。首先,采用溶胶凝胶法和冷冻干燥技术制备壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶。通过傅利叶红外光谱(FTIR)分析其化学结构,X射线衍射(XRD)进行物相和结晶度分析,扫描电子显微镜(SEM)研究其表面形貌,并探讨不同的壳聚糖含量对其本体密度及孔隙率的影响。结果表明壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶制备成功,且具有均匀的纳米多孔结构;随着壳聚糖质量分数的增加,其本体密度和孔隙率分别呈现下降和上升的趋势,当壳聚糖含量达到20 wt%时本体密度接近最小值(0.06 g/cm3)且孔隙率达到最高(97%)。此外,初步探究了气凝胶对重金属离子的吸附性能,结果表明随着壳聚糖含量的增加,复合气凝胶对铜离子的吸附率随之增加,当壳聚糖含量为40 wt%时对铜离子的吸附量约为6 mg/g。之后,采用两步改性法制备疏水性壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶。对样品进行表面形貌、抗压性能、热稳定性以及氮气吸附分析,并对比不同壳聚糖含量气凝胶的吸油性能。结果表明,改性之后复合气凝胶的微观结构更加疏松多孔,当壳聚糖含量为20 wt%时气凝胶的孔体积高达1.43 cm3/g,且1 m2的气凝胶能够承载1.38×104 N的压力;随着壳聚糖的加入,气凝胶的热稳定性先增加后降低,在壳聚糖含量为20 wt%时达到最佳,此时气凝胶的热分解温度为300°C;接触角测试表明,改性后的复合气凝胶水接触角大于135°。最后,吸油测试表明复合气凝胶可在十分钟之内达到吸油平衡,其中20-CS对二甲苯的吸收倍率高达30 g/g,且能够循环使用十次以上。因此,本实验制备的疏水性壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶可用作一类新型高效、可重复使用的吸油剂。