在全球提倡绿色环保发展的背景下，利用储量丰富、价格低廉、绿色环保的生物质资源作为气凝胶的前驱体已成为发展趋势。与传统的气凝胶材料相比，利用天然的生 物质材料制备的气凝胶，不仅兼具了传统气凝胶的大比表面积、高孔隙 率、低密度以及三维互连的多孔网络结构等特点，还具有生物降解性、可再生性并且表面易于改性等优势，是一种环境友好型多功能材料。可应用于保温隔热、生物医学、储能、吸附与分离和催化等领域。在全球提倡绿色环保发展的背景下，利用储量丰富、价格低廉、绿色环保的生物质资源作为气凝胶的前驱体已成为发展趋势。
齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部气凝胶材料创新团队采用羧甲基纤维素钠（CMC）为原料，与PVA混合作为前驱体溶液，将具有高吸附能力的 beta-分子筛作为功能颗粒 ，通过定向冷冻干燥 工艺设计 组装出具有 定向多孔结构 的 整体块状 复合气凝胶作为 CH4 吸附材料，解决了粉末吸附剂的弊端。同时，对beta- 分子筛/CMC/PVA（beta/CP）复合气凝胶吸附材料的结构、形态和表面性能进行了表征，系统 研究了 复合气凝胶 对 CH4 气体的吸附储存性能。
图 1(a) CP 气凝胶；(b)beta- 分子筛；(c)beta/CP-2 ；(d)beta/CP-4 ；(e)beta/CP-6 ；(f)beta/CP-8 的SEM
如图 1（ a）所示，由于定向冷冻过程中冰晶的生成，CP气凝胶呈现出具有定向排列 的孔隙结构 。在冷冻干燥过程后， CP气凝胶可以为 beta-分子筛颗粒在气凝胶骨架中的超高负载提供良好的支撑。由图1（ c-f） 所示，beta-分子筛均匀地被组装于 CP气凝胶孔道结构的表面之上。因此，当 beta-分子筛负载到CP气凝胶上之，使孔隙结构得到 充分 的 暴 露，大大提高了孔隙利用率，进而提高了样品的气体吸附能力。 与此同时，孔壁间 的孔隙结构可以作为气体输送和散热的通道。
图 2.CP 气凝胶，beta-分子筛和beta/CP-N复合气凝胶(a)N2 吸附-脱附等温线；
图 2.CP 气凝胶，beta-分子筛和beta/CP-N复合气凝胶(a)N气凝胶，beta-分子筛和beta/CP-N复合气凝胶(a)N吸附-脱附等温线吸附脱附等温线(b)孔径分布(b)孔径分布孔径分布
图 3beta- 分子筛和beta/CP复合气凝胶的CH4 吸附曲线和承受砝码 重量的照片3beta- 分子筛和beta/CP复合气凝胶的CH分子筛和beta/CP复合气凝胶的CH
从图 2可以看出加入适量的 beta-分子筛后，使复合气凝胶的微孔体积增大，且均匀地分布在孔道结构的表面，使复合气凝胶形成分级多孔结构，并产生的微孔吸附和大/中孔传输的协同作用。复合气凝胶所增加的比表面积和微孔孔体积可为CH4 气体提供了更大的接触面积和储存空间，以确保更大的吸附能力。而存在的大/中孔可以充当气体通道，不仅 能将 CH4 气体输送到微孔的界面，还可以 扩散吸附过程中产生 的热量来减少吸附阻力。从图2可以看出从图可以看出加入适量的beta-
分子筛后，使复合气凝胶的微孔体积增大，且均匀地分布在孔道结构的表面，使复合气凝胶形成分级多孔结构，并产生的微孔吸附和大中孔传输的协同作用。复合气凝胶所增加的比表面积和微孔孔体积可为CH气体提供了更大的接触面积和储存空间，以确保更大的吸附能力。而存在的大/中孔可以充中孔可以充当气体通道，不仅能将CH能将气体输送到微孔的界面，还可以扩散吸附过程中产生的热量来减少吸附阻力。
从图 3可以看到beta/CP-4可承受200g 重量砝码放在其顶部没有任何形变。 本研究将具有吸附能力的 beta-分子筛粉末颗粒转化成具有优异机械性能的整体块状吸附剂，这直接表明beta/CP复合气凝胶具有优异的机械强度，即使在高压气体通量下进行吸附也不会发生破碎，也表明其在实际应用中的潜力。
图 3可以看到beta/CP-4可承受200g 重量砝码放在其顶部没有任何形变可以看到beta/CP-4可承受200g重量砝码放在其顶部没有任何形变
本研究将具有吸附能力的beta-分子筛粉末颗粒转化成具有优异机械性能的整体块状吸附剂，这直接表明beta/CP复合气凝胶具有优异的机械强度，即使在高压气体通量下进行吸附也不会发生破碎，也表明其在实际应用中的潜力。本研究将具有吸附能力的分子筛粉末颗粒转化成具有优异机械性能的整体块状吸附剂，这直接表明beta/CP
复合气凝胶具有优异的机械强度，即使在高压气体通量下进行吸附也不会发生破碎，也表明其在实际应用中的潜力。
上述成果 “Carboxymethylcellulose/polyvinyl alcohol composite aerogel supported betamolecular sieve for CH 4 adsorption and storage” 发表在国际知名期刊《CarbohydratePolymers 》上。齐鲁工业大学（山东省科学院） 材料学部 2020级研究生孙金强为文章的第一作者，气凝胶 材料 创新团队 张晶副研究员 和伊希斌研究员为文章的 共同 通讯作者。
上述成果 “Carboxymethylcellulose/polyvinyl alcohol composite aerogel supported betamolecular sieve for CH上述成果
“Carboxymethylcellulose/polyvinyl alcohol composite aerogel supported betamolecular sieve for CH
adsorptionand storage” 发表在国际知名期刊《CarbohydratePolymers 》上。发表在国际知名期刊《CarbohydratePolymers
》上。
齐鲁工业大学（山东省科学院）
材料学部 2020级研究生孙金强为文章的第一作者，气凝胶材料创新团队张晶副研究员和伊希斌研究员为文章的共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121246论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121246
