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第一章 緒 論 001 第一節 氣凝膠概述 002 一、氣凝膠定義 003 二、氣凝膠製備 003 三、氣凝膠結構 007 四、氣凝膠隔熱機理 024 第二節 氣凝膠材料應用 027 一、隔熱領域 027 二、隔聲領域 028 三、光學領域 028 四、電學領域 029 五、催化領域 031 六、環保領域 032 七、其他領域 033 第三節 氣凝膠技術展望 033 參考文獻 035 第二章 氧化矽氣凝膠的製備與表徵 039 第一節 氧化矽氣凝膠的製備 040 一、矽源和溶劑的選擇 042 二、催化劑的選擇與催化方法 043 三、催化劑對醇凝膠的影響 043 四、醇凝膠的影響因素 046 五、醇凝膠老化 050 六、超臨界乾燥工藝 051 第二節 氧化矽氣凝膠的表徵 054 一、孔結構分析 054 二、微觀形貌分析 055 三、傅裡葉紅外光譜分析 056 四、熱失重分析 056 五、耐溫性分析 057 參考文獻 058 第三章 氧化矽氣凝膠複合材料及隔熱性能 061 第一節 氧化矽氣凝膠複合材料的纖維增強 062 一、纖維增強氧化矽氣凝膠複合材料工藝參數設計及製備 063 二、短切纖維對氧化矽氣凝膠複合材料性能的影響 065 三、無機纖維氈對氧化矽氣凝膠複合材料性能的影響 068 第二節 氧化矽氣凝膠複合材料的遮光改性 078 一、遮光改性氧化矽氣凝膠複合材料工藝參數設計與製備 079 二、遮光劑摻入方式對氧化矽氣凝膠複合材料性能的影響 081 三、偶聯劑對遮光改性氧化矽氣凝膠複合材料的影響 086 四、遮光劑摻入量對氧化矽氣凝膠複合材料的影響 090 五、遮光劑種類對氧化矽氣凝膠複合材料的影響 097 六、新型低熱導氧化矽氣凝膠 熱複合材料的應用研究 099 參考文獻 101 第四章 氧化矽氣凝膠功能化改性及吸附性能 105 第一節 CO2吸附用氨基功能化氧化矽氣凝膠 106 一、CO2吸附測試方法和原理 107 二、氨基改性SiO2氣凝膠 113 三、氨基雜化SiO2氣凝膠 113 四、鈦摻雜氨基雜化SiO2氣凝膠 121 五、氨基雜化RF/SiO2複合氣凝膠 130 第二節 重金屬離子吸附用氨基改性氧化矽氣凝膠 139 一、Cu2+吸附 139 二、Cr3+吸附 146 三、其他重金屬離子吸附 148 第三節 有機物吸附用疏水氧化矽氣凝膠 149 一、烷烴吸附 149 二、苯類有機物吸附 154 三、硝基類有機物吸附 156 四、其他有機物吸附 160 第四節 氨氣吸附用超親水氧化矽氣凝膠 161 一、氨氣吸附研究進展 161 二、超親水SiO2氣凝膠製備及氨氣吸附性能 163 參考文獻 166 第五章 稻殼為原料製備氧化矽氣凝膠 169 第一節 由稻殼製備高純納米SiO2 170 一、高純納米SiO2製備 171 二、高純納米SiO2結構分析 177 第二節 由稻殼超臨界乾燥製備SiO2氣凝膠 179 一、水玻璃製備及影響因素 179 二、SiO2氣凝膠製備及影響因素 182 第三節 由稻殼常壓乾燥製備SiO2氣凝膠 190 一、SiO2氣凝膠製備及改性工藝 191 二、多步溶劑置換-表面改性工藝 192 三、一步溶劑置換-表面改性製備SiO2氣凝膠的結構與性質 197 四、一步溶劑置換-表面改性機理 202 第四節 氨基改性SiO2氣凝膠及其CO2吸附性能 203 一、氨基改性SiO2氣凝膠的製備 205 二、氨基改性SiO2氣凝膠的結構和性質 205 參考文獻 210 第六章 其他氧化物氣凝膠 213 第一節 Al2O3氣凝膠 214 一、Al2O3氣凝膠製備方法 214 二、影響Al2O3氣凝膠性能的主要因素 218 三、Al2O3氣凝膠的失效機理 221 第二節 TiO2基氣凝膠 222 一、TiO2氣凝膠 223 二、TiO2/SiO2複合氣凝膠 226 第三節 載紫杉醇磁靶向四氧化三鐵氣凝膠製備及性能 231 一、多孔朵狀Fe3O4氣凝膠微球製備 231 二、載紫杉醇磁靶向氣凝膠微球製備及藥物釋放行為 238 三、載紫杉醇磁靶向氣凝膠微球裸鼠體內抑瘤分析 243 參考文獻 245 第七章 炭/氧化鋁複合氣凝膠 249 第一節 炭/氧化鋁複合氣凝膠製備及影響因素 250 一、碳源與鋁源反應摩爾比的影響 252 二、合成工藝參數對凝膠時間的影響 254 三、合成工藝參數對氣凝膠表觀性質的影響 255 第二節 炭/氧化鋁複合氣凝膠組織結構分析 258 一、紅外光譜分析 258 二、熱重-差示掃描熱分析 259 三、微觀形貌分析 259 四、物相組成分析 262 五、孔結構分析 264 第三節 碳纖維氈增強C/Al2O3複合氣凝膠隔熱材料 271 一、碳纖維氈增強C/Al2O3複合氣凝膠隔熱材料的製備 272 二、微觀形貌分析 273 參考文獻 274 第八章 碳化矽氣凝膠 275 第一節 碳化矽氣凝膠製備方法 276 一、碳化矽氣凝膠製備研究進展 276 二、碳化矽氣凝膠製備關鍵影響因素 281 三、碳化矽氣凝膠表徵 283 第二節 碳化矽氣凝膠組織結構生長演變 285 一、溶膠-凝膠過程組織結構生長機制 285 二、熱處理過程組織結構演變規律 286 第三節 碳化矽氣凝膠形成機理 292 一、碳熱還原機理 292 二、鎂熱還原機理 295 第四節 氨基功能化碳化矽氣凝膠 296 一、氨基功能化碳化矽氣凝膠的製備與結構演變 296 二、氨基功能化碳化矽氣凝膠CO2吸附性能 299 第五節 纖維增強碳化矽氣凝膠 300 參考文獻 303 第九章 聚醯亞胺氣凝膠 305 第一節 聚醯亞胺氣凝膠製備方法概述 306 一、兩步法製備PI氣凝膠 306 二、一步法製備PI氣凝膠 308 第二節 羧基功能化聚醯亞胺氣凝膠 308 一、羧基功能化聚醯亞胺氣凝膠合成與表徵 308 二、羧基功能化聚醯亞胺氣凝膠CO2吸附性能 315 第三節 含醯胺基聚醯亞胺氣凝膠 319 一、含醯胺基聚醯亞胺氣凝膠合成與表徵 319 二、含醯胺基聚醯亞胺氣凝膠性能 323 第四節 ODA/DABA共聚聚醯亞胺氣凝膠 325 一、ODA/DABA共聚聚醯亞胺氣凝膠合成與表徵 325 二、共聚聚醯亞胺氣凝膠性能 330 第五節 聚醯亞胺/SiO2複合氣凝膠 332 一、聚醯亞胺/SiO2複合氣凝膠合成與表徵 332 二、聚醯亞胺/SiO2複合氣凝膠性能 337 參考文獻 339 第十章 石墨烯基氣凝膠 341 第一節 磁性鐵鈷LDH負載氧化石墨烯氣凝膠 343 一、磁性鐵鈷LDH負載氧化石墨烯氣凝膠製備 343 二、工藝參數的確定 343 三、摻雜GO的磁性鐵鈷LDH負載氧化石墨烯氣凝膠樣品表徵 345 第二節 金屬單原子氣凝膠 351 一、金屬單原子氣凝膠的製備 351 二、工藝參數的確定 353 三、Co（0.5%）-N（1%）-GA表徵 355 四、密度泛函理論計算 361 第三節 rGO-TiO2氣凝膠材料 364 一、rGO-TiO2氣凝膠材料製備 364 二、可見光催化CO2還原測試結果 365 三、催化性研究 367 四、rGO-TiO2氣凝膠的表徵 369 第四節 W18O49/rGA氣凝膠 373 一、W18O49/rGA氣凝膠的製備 373 二、氣體傳感測試系統 374 三、W18O49/rGA氣凝膠的晶體結構 375 四、W18O49/rGA氣凝膠的微觀結構 376 五、W18O49/rGA氣凝膠的氣敏性能 377 參考文獻 379 索 引 380
沈曉冬，南京工業大學教授，“973計畫”專案首席科學家、“無機非金屬材料及應用”創新團隊帶頭人。兼任新材料產業發展戰略諮詢委員會委員，中國海洋材料產業技術創新聯盟副理事長，中國建材聯合會科技教育委員會副主任，高等學校材料類專業教學指導委員會委員，中國熱節能材料協會副會長、首席專家兼氣凝膠材料分會會長，中國矽酸鹽學會熱分會副理事長、水泥分會副理事長，江蘇省矽酸鹽學會副理事長，江蘇省複合材料學會監事長等職務。獲江蘇省十大傑出專利發明人和南京市十大科技之星等稱號。三十多年來一直從事矽酸鹽材料基礎研究、技術開發、成果轉化與新材料產業化工作。在氣凝膠納米材料、高性能低碳水泥以及電池材料等方面取得了眾多創新成果。攻克了耐高溫氣凝膠網路結構調控與低成本製備關鍵技術，實現了產業化和工程應用。創辦中國氣凝膠材料學術研討會，創建中國氣凝膠材料行業協會組織，建立中國氣凝膠材料產業體系。作為“水泥低能耗製備與高效應用的基礎研究”（“973計畫”專案）首席科學家，帶領團隊在水泥的高性能、低碳化與長壽命等方面開展創新研究。在矽酸鹽水泥熟料礦物水化活性本質、阿利特晶體結構調控、熟料礦物組成優化等基礎研究以及技術開發與工業應用等方面取得了重要成果。發表400餘篇學術論文，獲中國發明專利50件，美國、日本與歐洲等國發明專利5件，主編專著5部。獲科技進步二等獎1項、省部級科學技術一等獎2項、二等獎等8項，獲江蘇省高等教育教學成果特等獎1項。 崔升，教授，博導。現任南京工業大學材料科學與工程學院副院長兼電光源材料研究所副所長、中國建築材料聯合會建材行業氣凝膠材料重點實驗室副主任、南工大-航太806所“航太特種熱防護材料技術聯合實驗室”主任等。中國熱節能材料協會常務理事/副秘書長兼氣凝膠分會副會長/秘書長、中國材料研究學會青委會理事、中國矽酸鹽學會熱材料分會理事等。美國佐治亞理工學院訪問學者。主要研究方向為氣凝膠材料、納米複合材料、光電功能材料等。承擔了自然科學基金、前沿技術基礎加強項目、前沿技術配套項目、江蘇省重點研發計畫專案、江蘇省臨床醫學專項專案等60余項。氣凝膠和光電材料等相關技術轉讓/合作多家企業並實現規模化生產，主辦氣凝膠學術研討會和產業創新發展大會等。在Energy Environmental Science、Chemical Communications、Acta Biomaterialia等發表論文200餘篇，授權發明專利50余項，參編標準1項。獲技術發明二等獎等。
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