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气凝胶材料具有超低密度、高孔隙率、高比表面积等特征,使其在作为高效吸附剂、化学传感、电催化、电极材料等应用时展现出优越的性能。近年来,随着对海洋资源的深度开发及利用,海藻酸钠基气凝胶材料的高值化应用备受关注。本论文以海藻中提取的海藻酸钠为原料,经过冷冻干燥制备了海藻酸钠基气凝胶(ESA),并对其进行功能调控。通过十八烷基三氯硅烷(OTS)对海藻酸钠基气凝胶进行表面化学修饰;通过将海藻酸钠溶液和纳米碳量子点共混来调控其荧光性能;通过高温碳化及化学镀构建了磁性海藻酸碳气凝胶(CA-900/Ni-P-13)。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积测试(BET)等对功能化后的海藻酸钠基气凝胶材料进行了表征。研究结论如下:(1)ESA与OTS发生了酯化反应,表面自由能从58.9 J降低至9.6 J,静态接触角从44°增加至134°,表明ESA已从亲水性转变为疏水性。从SEM中观察到海藻酸钠基疏水气凝胶(S-ESA)表面出现条纹状的微纳米结构;X射线能谱仪(EDS)分析表明S-ESA中出现了Si元素且分布较为均匀;XPS进一步分析表明Si元素主要以Si-O-Si和Si-O-C的形式存在。测试了改性前后两种气凝胶材料分别对花生油、二甲基硅油、真空泵油的吸附性能,相比于纯海藻酸钠基气凝胶,OTS改性后的S-ESA对上述三种油类更具有选择性吸附。(2)以L(+)-抗坏血酸为碳源,在甲醇-水比例为1:1、90 min、160℃的条件下制备的纳米碳量子点溶液的荧光强度最大且对激发波长没有依赖性。从透射电子显微镜(TEM)观察到纳米碳量子点在溶液中均匀分布,平均粒径为3.7 nm。将纳米碳量子点以不同比例共混至ESA中。从SEM中观察到纳米碳量子点调控的海藻酸钠基荧光气凝胶(FCSA)维持了原来的片状层级结构,但层厚度稍有增加,且层与层之间更为松散。荧光发射光谱(PL)分析表明FCSA的荧光强度与纳米碳量子点含量成正比,当纳米碳量子点增加到10%时达到最大,但继续增加纳米碳量子点比例为15%时,荧光强度急剧下降。(3)经过高温碳化处理形成了海藻酸碳气凝胶(CA)。在碳化温度900℃下,制备的样品的层级表面富含纳米级的多孔结构,BET分析表明高温碳化后的CA的比表面积高达1234 m~2/g,孔径约为4.2 nm。通过化学镀技术对CA的表面掺杂异质微纳米粒子,获得了具有磁性能的海藻酸碳气凝胶。从SEM中观察到镍(Ni)、磷(P)元素均匀的掺杂至CA的表面及内部;XRD分析表明在2θ=45.6°处出现了明显的衍射峰,对应具有面心立方结构的Ni(111)晶面;EDS分析表明形成的磁性碳气凝胶材料主要是由C、O、Ni、P四种元素组成,并且XPS进一步分析表明Ni、P元素主要以镍、磷单质及其化合物的形式存在。