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本论文在溶胶阶段把二氧化硅溶胶和间苯二酚—甲醛预聚物混合制备出有机—无机杂化水凝胶，再经溶剂置换、超临界干燥/蒸发干燥和裂解制备出炭—二氧化硅复合气凝胶/干凝胶，经氢氟酸刻蚀二氧化硅，得到结构完整的炭气凝胶/干凝胶。考察了二氧化硅胶体颗粒尺寸、预聚物/纳米二氧化硅质量比对复合气凝胶/干凝胶、炭气凝胶/干凝胶的骨架和孔隙结构的影响。结果表明：炭气凝胶总孔容和中孔孔径可在2.4-3.9cm2/g和18-25nm之间调节。炭干凝胶的孔隙完全复制于二氧化硅骨架，孔径较为均一，总孔容和孔径在1.2-3.0cm3/g和7-14nm之间调节。
以二氧化硅溶胶和间苯二酚—甲醛预聚物为前驱体，采用乳化法制备杂化球状水凝胶，再经蒸发干燥、裂解和氢氟酸刻蚀得到球状炭干凝胶。考察了分散剂种类、表面活性剂种类及浓度、预聚合时间和搅拌速度对成球效果以及最终的球状炭干凝胶粒径的影响，研究了预聚物/纳米二氧化硅质量比对球状炭干凝胶微观结构影响。结果表明：最优分散介质为液体石蜡：最优表面活性剂为Span80；随预聚合时间增加，球状炭干凝胶的粒径逐渐增大；随着Span80浓度和搅拌速度的增大，球状炭干凝胶的粒径逐渐减小。球状炭干凝胶的比表面和总孔容随预聚物/纳米二氧化硅的质量比的增加而减小，其比表面在577-958m2/g之间，总孔容在1.2-3.5cm3/g之间变化。
分别研究了块状炭气凝胶的隔热性能及球状炭干凝胶对糜蛋白酶的吸附性能。炭气凝胶的比热容随密度线性增加，热扩散系数随温度升高而降低。热导率随温度的升高而增加，并与密度有一定关系。球状炭干凝胶对糜蛋白酶有较好的吸附能力，饱和吸附量随比表面和孔容的增加而增加。当溶液pH值接近糜蛋白酶的等电点时，吸附速率较快，饱和吸附量也较高。