基于煤矸石的气凝胶复合材料制备及其光降解活性研究

基于煤矸石的气凝胶复合材料制备及其光降解活性研究随着工业化进程的不断推进，煤矸石的大量产生已经成为了严重的环境问题，同时也给生态环境带来了巨大的压力。为了减缓这一问题的影响，近年来科学家们不断研究新的处理方式，其中一种十分有潜力的方法就是利用煤矸石制备气凝胶复合材料，进一步进行光降解活性研究。本文将从基于煤矸石的气凝胶复合材料制备以及其光降解活性研究两个方面进行探讨。

一、基于煤矸石的气凝胶复合材料制备

气凝胶是一种空气结构非常稳定的固体材料，常被称为“固体烟雾”，特点是比同体积的气体密度小得多。通过利用煤矸石制备气凝胶复合材料，可以将其废弃物资源化，同时塑造了一种新颖的材料，对于环保产业和材料科技领域都有着很高的研究价值。

基于煤矸石的气凝胶复合材料的制备方法有多种，本文主要介绍Sol-Gel法和自组装法两种方法。

1.1Sol-Gel法

Sol-Gel法是利用化学反应形成溶胶（Sol）-凝胶（Gel）体系的一种方法。具体操作流程包括将含有金属离子和有机小分子的溶胶混合，并在一定条件下形成分散体系，随后通过烘干、高温煅烧等手段，生成均质的胶体状物质。Sol-Gel法制备出的煤矸石气凝胶复合材料具有得到了广泛的研究，且可通过控制反应条件和添加物质等方式，调节材料的特性，符合了现代材料科技多元化、个性化的发展趋势。

1.2自组装法

自组装法是一种基于分子自身相互作用的方法，通过化学键合、范德华力、静电作用等方法，使分子能够自行组装成特定的形貌和结构，和Sol-Gel法相比，它不需要高温条件，稳定性也更高，但制备过程较慢。所制备的煤矸石气凝胶复合材料具有材料组成简单，开发成本低等优点，未来在环保产业和材料科技领域中也具有技术应用前景。

二、煤矸石气凝胶复合材料的光降解活性研究

气凝胶复合材料的优点在于其结构开放性以及内部大量孔隙，可以使其呈现高度的比表面积和孔容量。对于光降解活性研究方面，煤矸石气凝胶复合材料有较大的潜力，这一点在论文《基于煤矸石的气凝胶复合材料及其光催化性能》中得到了深度研究。

2.1光催化水解降解染料的研究

该论文主要研究了以TiO2为催化剂，气凝胶复合材料中加入不同比例的煤矸石，对染料水解降解的影响。结果表明，当煤矸石含量适当时，获得的复合材料具有最佳的光催化降解效果。同时，结合机理研究认为，煤矸石对光催化剂的吸附作用，既可以提高催化剂表面的反应位点，又可以减缓催化剂的失活速率，从而提高其光催化性能。

2.2光降解甲醛的研究

除了水解降解染料，煤矸石气凝胶复合材料在光降解甲醛方面也有着良好的表现。在论文《煤矸石/二氧化钛/旋转流化陶瓷球复合光催化剂的制备及其降解甲醛性能》中，科学家们利用煤矸石与二氧化钛、旋转流化陶瓷球等多种物质制备出复合光催化剂，并利用其对甲醛进行降解，结果表明，制备的复合光催化剂的甲醛降解率高达90%以上，并且稳定性也具有一定优势，具有一定的应用前景。

总之，基于煤矸石的气凝胶复合材料制备及其光降解活性研究是当前环保产业和材料科技领域中一项具有很高的研究价值的课题，而本文介绍的Sol-Gel法和自组装法等制备方法以及有关光降解染料和