CN103285920A - 一种三维纤维基气凝胶催化剂载体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法及其制品，所述制备方法为：首先将纤维分散在溶剂中形成悬浊液；随后将所述悬浊液进行凝固化处理，使形成凝固块；再脱除凝固的溶剂，形成未交联纤维基气凝胶；然后进行交联稳定化处理，再经活化处理即获得三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述制品为纤维相互贯穿交错形成的三维网络状体型材料，纤维交错点呈现有效的非氢键键合作用的粘结互连，其体积密度为0.1～500mg/cm3，平均孔径为0.01～2000μm，比表面积为0.2～2000m2/g。本发明制备工艺简单、原料限制少，气凝胶催化剂载体制品具有良好的柔韧性、连通性及催化剂负载能力，在催化应用领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维纤维基气凝胶催化剂载体及其制备方法，属于纤维功能材料领域。
背景技术
气凝胶是通过一定的方法将湿凝胶中的液体用气体取代，同时保持凝胶的网络结构基本不变而得到的一种高分散固态材料，是目前已知密度最小的固体材料之一。气凝胶根据成分的不同可分为无机气凝胶、有机气凝胶和无机/有机复合气凝胶，目前其制备过程主要是溶胶-凝胶过程与超临界干燥处理。在上世纪30年代Kistler首次制备出气凝胶，并指出气凝胶因其较高的孔隙率和比表面积、开放的织态结构在催化剂和催化剂载体方面具有潜在的应用价值。以气凝胶材料作为催化剂载体，可以有效的提高催化剂的活性和选择性，减少催化剂的聚集，提升反应层床的传质性能。国内专利CN102895970、美国专利US4550093分别公开了一种有机气凝胶负载Pd化合物制备Pd/C催化剂的方法、一种以氧化铝气凝胶负载过渡金催化剂的制备方法，许静等[Cu/SiO2气凝胶催化剂上CO的催化氧化性能.[J].分子催化,2000,14(1):71～73]报道了一种以SiO2气凝胶为载体Cu为活性组分的催化剂及其制备方法。但上述催化剂所涉及的载体材料均为单一的粒子型气凝胶，该型气凝胶材料因粒子堆积密度较高、孔隙连通性差，对介质的输运能力相对较差。此外，粒子型气凝胶材料还存固有强度低、脆性大、制备工艺冗繁复杂、耗时长的不足，因而较难实现大规模工业化应用。
纤维基气凝胶材料作为一种含有纤维结构的新型气凝胶材料，在具备传统粒子型气凝胶特性的同时融入了纤维的独特优势，如良好的柔韧性、结构均匀性、形状记忆性能等。此外，纤维也是一种优良的催化剂载体材料，通过构筑纤维基气凝胶材料，将纤维载体的特性与气凝胶的结构特点相结合，对于提升催化体剂的应用性能具有重要意义。国内专利CN1836779、美国专利US5972254分别公开了一种可负载催化剂的微纤结构化三维多孔复合材料的制备方法、一种超细纤维增强蜂窝状气凝胶催化剂载体的制备方法，上述专利中所涉及的催化剂载体均是由纤维掺杂的材料，纤维在其中仅作为增强组分，所得的材料实质上为粒子型气凝胶，因而仍存在脆性大、孔隙连通性差、介质输运效率较低的缺陷。此外，上述方法都需要首先制备出无机前躯体溶胶，存在制备工艺复杂、能耗高，原料选择范围窄等不足。因此上述专利公开的方法均难以实现新型高效、低成本三维纤维基气凝胶催化剂载体的有效制备。
发明内容
本发明涉及一种三维纤维基气凝胶催化剂载体及其制备方法，特别是涉及一种由一维纤维经三维网络重构方法获得的三维纤维基气凝胶催化剂载体及其制备方法。
本发明的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将纤维分散在对其不具有溶解性的溶剂中，形成悬浊液；为保证获得载体结构的均一性，所述悬浊液为均相。
第二步：将所述悬浊液进行凝固化处理，使悬浊液形成凝固块；凝固化处理使悬浊液中溶剂凝固形成凝固体，固化后的溶剂填充于纤维网络间将分散于其中的纤维的空间位置固定住，形成所需的体型结构。
第三步：脱除所述凝固块中凝固的溶剂，形成未交联纤维基气凝胶；使空气替代原来溶剂所占的空间并保持纤维原有的空间结构不变。
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行交联稳定化处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；纤维交错点间依靠非氢键键合作用实现有效的粘结互连，构筑了稳定的三维纤维网络结构，同时赋予三维纤维基气凝胶良好的力学性能和压缩回弹性能。
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行活化处理，获得三维纤维气凝胶催化剂载体。活化处理保障纤维表面活性位点的数量，提高催化剂的负载量。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，所述悬浊液中，纤维的质量分数为0.01～50%。
如上所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，所述的纤维为天然纤维和/或合成纤维和/或无机纤维，所述纤维的平均直径为2nm～50μm，纤维的平均长径比为5～50000，根据所需材料的结构性质，可在较大的范围内调整纤维类型；所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、丙酮和二甲基亚砜的一种或多种的组合；
其中天然纤维为：棉纤维、木棉纤维、麻纤维、木浆纤维、竹浆纤维、毛纤维、蚕丝纤维、蛛丝纤维、木质素纤维和细菌纤维素纤维的一种或多种的组合；
合成纤维为：粘胶纤维、铜氨纤维、醋酸纤维素纤维、皂化醋酯纤维、乙基纤维素纤维、羟丙基纤维素纤维、甲壳素纤维、壳聚糖纤维、透明质酸纤维、胶原纤维、硝化纤维素纤维、明胶纤维、丝素蛋白纤维、沥青纤维、聚乳酸-己内酯纤维、弹性蛋白纤维、植物蛋白纤维、右旋糖苷纤维、海藻酸钠纤维、聚氧化乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯醇缩丁醛纤维、酚醛树脂纤维、再生蛋白质纤维、聚丙烯酸纤维、聚偏氟乙酸纤维、聚乙烯吡咯烷酮纤维、聚乳酸纤维、聚乳酸乙醇酸纤维、聚砜纤维、聚乙二炔纤维、聚苯乙烯共聚马来酸酐纤维、甲基三乙氧基硅烷纤维、聚谷氨酸纤维、聚己内酯纤维、聚对苯乙炔纤维、聚乙丙交酯纤维、聚氨酯纤维、聚苯乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚醋酸乙烯酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙二醇纤维、聚丙烯酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚二氧环己酮纤维、聚三羟基丁酸酯纤维、聚羟基丁酸酯纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰亚胺纤维、聚醚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚苯并噁嗪纤维、聚对苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚对苯二甲酸丙二酯纤维、聚甲基丙烯酸甲酯纤维、聚醚醚酮纤维、聚偏氟乙酸纤维、聚环氧乙烷纤维、聚乙烯咔唑纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚苯胺纤维、聚芳酰胺纤维、聚丁二酸丁二醇酯纤维和聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维的一种或多种的组合；
无机纤维为：玻璃纤维、二氧化硅纤维、石棉纤维、氧化镍纤维、氧化铜纤维、氧化锌纤维、二氧化锆纤维、二氧化锗纤维、五氧化二钒纤维、三氧化二铟纤维、三氧化二铝纤维、三氧化二锰纤维、四氧化三锰纤维、二氧化钛纤维、氧化钯纤维、氧化铌纤维、氧化钼纤维、氧化铈纤维、氧化钴纤维、氧化锡纤维、氧化镍铁纤维、氧化锰锂纤维、氧化钛镁纤维、铜纤维、钴纤维、铁纤维、铝纤维、碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、碳化锆纤维、氮化镓纤维、氮化锆纤维、硅化钴纳米线/棒、硅化钨纳米线/棒、硅化镍纳米线/棒、硅化钼纳米线/棒、硅化铁纳米线/棒、硫化锌纳米线/棒、硫化镉纳米线/棒、硫化镍纳米线/棒、氧化铟纳米线/棒、二氧化钒纳米线/棒、氧化铁纳米线/棒、氧化铜纳米线/棒、氧化钇纳米线/棒、氧化锰锌纳米线/棒、二氧化钕纳米棒、氧化锌纳米线/棒、氧化铈纳米棒、氧化锆纳米线/棒、二氧化钛纳米线/棒、氧化铝纳米线/棒、氧化锡纳米线/棒、氧化钼纳米线/棒、氧化锰纳米线/棒、氧化镍纳米棒、四氧化三钴纳米/棒、氮化镓纳米线/棒、氮化铝纳米线/棒、氮化硅纳米线/棒、氮化钛纳米线/棒、氮化硼纳米线/棒、氮化钙纳米线/棒、硒化锌纳米棒、硒化银纳米棒、碳化硅纳米线/棒、碳化钛纳米线/棒、碲化银纳米棒、碲化镉纳米棒、钛化铌纳米线、铁纳米线/棒、银纳米线/棒、硅纳米线/棒、碳纳米线/棒、金纳米线/棒、碳纳米管、镍纳米管、氧化锆纳米管、硒化镉纳米管、石墨炔纳米管、氮化硼纳米管、DNA纳米线、羟基磷灰石纳米线、聚膦腈纳米管、二硫化钨纳米管、聚吡咯纳米管、氧化钛纳米管、碳化硅纳米管、硫化镉纳米管、二氧化铈纳米管、氮化碳纳米管和氮化铝纳米管中的一种或多种的混合物。
如上所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，所述的将纤维分散在对其不具有溶解性的溶剂中是指：单一纤维分散于单一溶剂中、多种纤维分散于单一溶剂中、单一纤维分散于混合溶剂中或者多种纤维分散于混合溶剂中；或者是纤维a分散于溶剂A中，纤维b分散于溶剂B中，然后将两者混合，其中溶剂A与溶剂B互溶。
如上所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，所述的凝固化处理为陈化处理、冷冻处理、溶胶化处理中的一种或多种的组合。
如上所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，所述的脱除所述凝固块中凝固的溶剂采用超临界干燥、冷冻干燥、真空干燥、喷雾干燥、微波干燥和红外干燥中的一种或多种的组合。
如上所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，所述的交联稳定化处理为热交联、超声交联、微波辐照交联、红外线辐照交联、紫外线辐照交联、电子束辐照交联、等离子体辐照交联、伽马射线辐照交联和X射线辐照交联中的一种或多种的组合。
如上所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，所述的活化处理包括：浸涂、气体活化、等离子喷涂、射频溅射、热碱处理、酸碱两步处理、双氧水处理、焙烧、水热合成、自组装、气相沉积中的一种或多种的组合。
本发明还提供了一种三维纤维基气凝胶催化剂载体，是由一维纤维经三维网络重构方法获得的三维纤维基气凝胶催化剂载体，为纤维相互贯穿交错形成的三维网络状体型材料，纤维交错点呈现有效的非氢键键合作用的粘结互连。
所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为0.1～500mg/cm3，所制备的材料是一种超轻质材料，具有优良的孔隙结构；所述三维纤维基气凝胶催化剂载体中纤维相互贯穿交错形成连通的孔隙结构，平均孔径为0.01～2000μm，比表面积为0.2～2000m2/g，具有较宽的孔隙结构可调范围，从而有利于拓宽其应用领域，优化使用性能。
所述非氢键键合作用是指纤维交叉点间通过化学键作用进行有效的粘结互连；所述的三维纤维网络是指纤维在三维空间结构中是交错连接。
与现有技术相比本发明的优点如下：
（1）不同于传统的粒子型气凝胶催化体系材料，本发明制备的纤维气凝胶催化材料是全纤维结构的体型材料，内部存在结构可控的各向同性分布的三维网络，可有效提高材料的柔韧性。
（2）极高的比表面积为催化剂提供了充足的反应活性位点，可显著提高催化效率。
（3）三维纤维网络结构够能够有效固定催化剂，防止催化剂的聚集流失，提高催化剂利用效率的同时可以实现有效的回收。
（4）极低的体积密度和连通的网孔结构，为介质的输运提供了丰富的通道，显著提高了反应层床的传质能力，有效的降低了动力损耗。
（5）制备工艺简单适用原料范围广，可用于有机、无机或有机/无机复合纤维气凝胶催化剂及其载体的制备。
（6）具有良好的结构可控性，可通调节纤维分散悬浊液的特性实现对气凝胶材料体积密度、纤维直径、孔结构的精确调控。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体，是由一维纤维经三维网络重构方法获得的三维纤维基气凝胶催化剂载体，为纤维相互贯穿交错形成的三维网络状体型材料，纤维交错点呈现有效的非氢键键合作用的粘结互连。
所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为0.1～500mg/cm3，所制备的材料是一种超轻质材料，具有优良的孔隙结构；所述三维纤维基气凝胶催化剂载体中纤维相互贯穿交错形成连通的孔隙结构，平均孔径为0.01～2000μm，比表面积为0.2～2000m2/g，具有较宽的孔隙结构可调范围，从而有利于拓宽其应用领域，优化使用性能。
所述非氢键键合作用是指纤维交叉点间通过化学键作用进行有效的粘结互连；所述的三维纤维网络是指纤维在三维空间结构中是交错连接。
实施例1
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为20μm，长径比为5000的棉纤维分散在水中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为7%；
第二步：将所述悬浊液在-30℃下进行冷冻处理6h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用冷冻干燥、真空干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行1.5h等离子体辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行等离子喷涂活化处理5min，在纤维表面制备出平均厚度为10μm的活性层，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为35mg/cm3，平均孔径为500μm，比表面积为0.2m2/g。
实施例2
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为50nm，长径比为10的氮化碳纳米管分散在水和叔丁醇的混合溶剂中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为0.01%；
第二步：将所述悬浊液在25℃下进行陈化处理12h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水和叔丁醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行1h超声交联处理获得初步交联，随后采用微波辐照交联处理1h，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行气相沉积活化处理2h，活性物质沉积到纤维表面形成活性层，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为0.1mg/cm3，平均孔径为0.01μm，比表面积为2000m2/g。
实施例3
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为300nm，长径比为500的二氧化硅纤维分散在水中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为2%；
第二步：将所述悬浊液进行溶胶化处理，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶先进行3min伽马射线辐照交联处理获得初步交联，随后采用X射线辐照交联处理5min，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行气相沉积活化处理：将气凝胶放置于气相沉积装置中，通入的活性物质蒸汽2.5h，纤维表面形成活性层，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为20mg/cm3，平均孔径为80μm，比表面积为500m2/g。
实施例4
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为15μm，长径比为2000的木浆纤维、平均直径为10μm，长径比为2000竹浆纤维分散在水中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为10%；将平均直径为500nm，长径比为20000的三氧化二铟纤维分散在乙醇中形成均相悬浊液，所述悬浊液中，纤维的质量分数为0.5%；将上述两种悬浊液混合获得混合均相悬浊液；
第二步：将所述悬浊液在-196℃下进行冷冻处理0.5h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用冷冻干燥、红外干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水和乙醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行20min等离子体辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料在常温下用浓度为50%的双氧水处理20min，随后浸渍到活性物质溶液中1.5h，真空干燥后获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为130mg/cm3，平均孔径为500μm，比表面积为20m2/g。
实施例5
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为10μm，长径比为300的沥青纤维分散在甲醇和丙酮的混合溶剂中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为20%；将平均直径为10μm，长径比为300的硝化纤维素纤维、铜氨纤维分散在二甲基亚砜和丙酮的混合溶剂中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为30%；将两种悬浮液混合形成均相悬浊液；
第二步：将所述悬浊液在60℃下进行陈化处理5h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥方法脱除所述凝固块中凝固的甲醇、丙酮、二甲基亚砜，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶先进行0.5h超声交联处理获得初步交联，随后采用微波辐照交联处理0.5h，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行射频溅射处理10min，随后采用活性物质进行气相沉积活化处理2h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为500mg/cm3，平均孔径为1000μm，比表面积为200m2/g。
实施例6
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为500nm，长径比为50的羟丙基纤维素纤维、平均直径为300nm，长径比为40的氧化锌纤维、平均直径为300nm，长径比为50的二氧化锆纤维分散在水和叔丁醇混合溶剂中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为5%；
第二步：将所述悬浊液进行溶胶化处理，悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水和叔丁醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶先进行2h热交联处理获得初步交联，随后采用电子束辐照交联处理15min，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行300℃通入水蒸气活化4h，随后采用常温自组装法进行活化处理，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为23mg/cm3，平均孔径为80μm，比表面积为1200m2/g。
实施例7
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为20μm，长径比为5的木棉纤维分散在水中，平均直径为1μm，长径比为500的甲壳素纤维、平均直径为2μm，长径比为600的壳聚糖纤维、平均直径为900nm，长径比为800的二氧化锗纤维、平均直径为100nm，长径比为50000的氮化铝纳米管分散在丙酮中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为15%；
第二步：将所述悬浊液在-80℃下进行冷冻处理1.5h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用冷冻干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水和丙酮，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶先进行10min紫外线辐照交联处理获得初步交联，随后采用电子束辐照交联处理0.5h，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行气体活化处理，即在500℃下通入CO2气体进行活化2h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为150mg/cm3，平均孔径为600μm，比表面积76m2/g。
实施例8
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为15μm，长径比为1000的粘胶纤维、平均直径为16μm，长径比为1200的醋酸纤维素纤维、平均直径为5μm，长径比为3000的透明质酸纤维、平均直径为5μm，长径比为3500的丝素蛋白纤维分散在水和乙醇的混合溶剂中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为26%；将平均直径为10μm，长径比为5000的玻璃纤维分散在叔丁醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为30%；将上述两种悬浊液混合获得混合的均相悬浊液；
第二步：将所述悬浊液在25℃下进行陈化处理8h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥、红外干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水、乙醇和叔丁醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行3h热交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料与活性物质存在550℃条件下水热处理24h，在纤维表层形成活性位点，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为300mg/cm3，平均孔径为2000μm，比表面积为150m2/g。
实施例9
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为20μm，长径比为80的毛纤维、平均直径为6μm，长径比为500的明胶纤维、平均直径为5μm，长径比为500的胶原纤维分散在水中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为10%；将平均直径为700nm，长径比为1200的五氧化二钒纤维分散在二甲基亚砜中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为5%；；将平均直径为15μm，长径比为100的石棉纤维分散在水和二甲基亚砜的混合溶剂中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为5%；将上述三种悬浊液混合后获得均相的悬浊液；
第二步：将所述悬浊液进行溶胶化处理，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水和二甲基亚砜，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶先进行1h红外线辐照交联获得初步交联，随后采用紫外线辐照交联处理15min，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行酸碱两步法活化处理：先用H2SO4与HCl混合酸腐蚀1h，然后用0.6mol/L NaOH在160℃下处理24h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为50mg/cm3，平均孔径为300μm，比表面积为560m2/g。
实施例10
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为30μm，长径比为5的麻纤维、平均直径为15μm，长径比为25的皂化醋酯纤维、平均直径为1μm，长径比为200的乙基纤维素纤维、平均直径为600nm，长径比为1000的氧化镍纤维、平均直径为200nm，长径比为5000的氧化铜纤维分散在水、甲醇、二甲基亚砜混合溶剂中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为20%；
第二步：将所述悬浊液在-196℃下进行冷冻处理0.3h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用冷冻干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水、甲醇、二甲基亚砜，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶先进行2h热交联处理获得初步交联，随后采用伽马射线辐照交联处理3min，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料用浓度为50%的双氧水处理40min，随后浸渍到活性物质溶液中1h，真空干燥后获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为280mg/cm3，平均孔径为890μm，比表面积为360m2/g。
实施例11
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为10μm，长径比为30000的蚕丝纤维、平均直径为20μm，长径比为20000的蛛丝纤维、平均直径为10μm，长径比为5000的木质素纤维、平均直径为10μm，长径比为5000的细菌纤维素、平均直径为10μm，长径比为5000的聚乳酸-己内酯纤维、平均直径为10μm，长径比为5000的弹性蛋白纤维、平均直径为10μm，长径比为5000的植物蛋白纤维、平均直径为10μm，长径比为5000的右旋糖苷纤维分散在水中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为30%；
第二步：将所述悬浊液在30℃下进行陈化处理12h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用真空干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶先进行1h电子束辐照交联处理获得初步交联，随后采用等离子体辐照交联处理1h，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料在500℃下通入CO2气体进行气体活化2h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为300mg/cm3，平均孔径为680μm，比表面积为300m2/g。
实施例12
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为10μm，长径比为30000的海藻酸钠纤维、平均直径为20μm，长径比为20000的聚氧化乙烯纤维、平均直径为10μm，长径比为5000的聚乙烯醇纤维、平均直径为8μm，长径比为10000的聚乙烯醇缩丁醛纤维、平均直径为12μm，长径比为50000的酚醛树脂纤维、平均直径为10nm，长径比为3000的硫化镉纳米线/棒、平均直径为6μm，长径比为6000的聚丙烯酸纤维、平均直径为10μm，长径比为20000的聚偏氟乙酸纤维分散在甲醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为50%；
第二步：将所述悬浊液在-80℃下进行冷冻处理30min，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用冷冻干燥方法脱除所述凝固块中凝固的甲醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行0.5h等离子体辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行射频溅射法活化处理1h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为450mg/cm3，平均孔径为490μm，比表面积为560m2/g。
实施例13
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为1μm，长径比为20000的聚乙烯吡咯烷酮纤维、平均直径为2μm，长径比为20000的聚乳酸纤维、平均直径为800nm，长径比为5000的聚乳酸乙醇酸纤维、平均直径为10μm，长径比为3000的聚砜纤维、平均直径为1μm，长径比为5000的聚乙二炔纤维、平均直径为3μm，长径比为5000的聚苯乙烯共聚马来酸酐纤维、平均直径为3μm，长径比为6000的甲基三乙氧基硅烷纤维、平均直径为9μm，长径比为1000的聚谷氨酸纤维分散在乙醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为8%；
第二步：将所述悬浊液在25℃下进行陈化处理24h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥和微波干燥方法脱除所述凝固块中凝固的乙醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶先进行0.5h红外线辐照交联获得初步交联，随后采用X射线辐照交联处理5min，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料在200℃下通入水蒸气进行活化2h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为80mg/cm3，平均孔径为130μm，比表面积为1300m2/g。
实施例14
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为1μm，长径比为40000的聚己内酯纤维、平均直径为2μm，长径比为10000的聚对苯乙炔纤维、平均直径为3μm，长径比为2000的聚乙丙交酯纤维、平均直径为5μm，长径比为5000的聚氨酯纤维、平均直径为900nm，长径比为5000的聚苯乙烯纤维、平均直径为100nm，长径比为5000的氧化铈纳米棒分散在丙醇与水的混合溶剂中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为0.01%；
第二步：将所述悬浊液进行溶胶化处理，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用喷雾干燥方法脱除所述凝固块中凝固的丙醇和水，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行2.5h热交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行射频溅射处理30min，随后采用活性物质进行气相沉积活化处理3h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为0.1mg/cm3，平均孔径为0.02μm，比表面积为800m2/g。
实施例15
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为1μm，长径比为10000的聚丙烯腈纤维、平均直径为10μm，长径比为30000的聚醋酸乙烯酯纤维、平均直径为5μm，长径比为5000的聚丙烯纤维、平均直径为4μm，长径比为5000的聚乙二醇纤维、平均直径为6μm，长径比为5000的聚丙烯酰胺纤维、平均直径为20μm，长径比为20000的聚乙烯纤维、平均直径为10μm，长径比为20000的聚氯乙烯纤维、平均直径为7μm，长径比为30000的聚二氧环己酮纤维、平均直径为6μm，长径比为20000的聚三羟基丁酸酯纤维、平均直径为20μm，长径比为20000的聚羟基丁酸酯纤维分散在异丙醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为17%；
第二步：将所述悬浊液在45℃下进行陈化处理22h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用红外干燥方法脱除所述凝固块中凝固的异丙醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行2h热交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料在常温下用浓度为50%的双氧水活化处理30min，随后将材料浸渍在活性物质溶液中24h，真空干燥后获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为170mg/cm3，平均孔径为200μm，比表面积为1000m2/g。
实施例16
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为8μm，长径比为20000的聚碳酸酯纤维、平均直径为4μm，长径比为10000的聚酰亚胺纤维、平均直径为6μm，长径比为6000的聚醚酰亚胺纤维、平均直径为5μm，长径比为50000的聚苯并咪唑纤维、平均直径为8μm，长径比为4000的聚苯并噁嗪纤维、平均直径为10μm，长径比为20000的聚对苯二甲酰间苯二胺纤维分散在叔丁醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为20%；将平均直径为10μm，长径比为18000的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、平均直径为10μm，长径比为2000的聚对苯二甲酸乙二酯纤维、平均直径为20μm，长径比为2000的聚对苯二甲酸丙二酯纤维、平均直径为30μm，长径比为2000的聚甲基丙烯酸甲酯纤维分散在水中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为40%；将上述两种悬浊液混合，形成均相悬浊液。
第二步：将所述悬浊液在35℃下进行陈化处理24h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥方法脱除所述凝固块中凝固的叔丁醇和水，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行3min伽马射线辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行400℃水热法活化处理48h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为390mg/cm3，平均孔径为2000μm，比表面积为500m2/g。
实施例17
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为100nm，长径比为20000的聚醚醚酮纤维、平均直径为2μm，长径比为20000的聚偏氟乙酸纤维、平均直径为500nm，长径比为5000的聚环氧乙烷纤维、平均直径为10μm，长径比为5000的聚乙烯咔唑纤维、平均直径为700nm，长径比为5000的聚偏氟乙烯纤维、平均直径为800nm，长径比为2000的聚酰胺纤维、平均直径为600nm，长径比为20000的聚苯胺纤维、平均直径为20μm，长径比为10000的聚芳酰胺纤维、平均直径为2μm，长径比为1000的聚丁二酸丁二醇酯纤维、平均直径为1μm，长径比为2000的聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维分散在丙酮中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为0.2%；
第二步：将所述悬浊液在-45℃下进行冷冻处理1h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用冷冻干燥方法脱除所述凝固块中凝固的丙酮，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行0.5h紫外线辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料在50℃下进行自组装活化处理，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为20mg/cm3，平均孔径为0.02μm，比表面积为1800m2/g。
实施例18
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为220nm，长径比为3000的三氧化二铝纤维、平均直径为300nm，长径比为2000的三氧化二锰纤维、平均直径为500nm，长径比为5000的四氧化三锰纤维、平均直径为600nm，长径比为5000的二氧化钛纤维、平均直径为450nm，长径比为5000的氧化钯纤维、平均直径为800nm，长径比为20000的氧化铌纤维、平均直径为2μm，长径比为10000的氧化钼纤维、平均直径为16μm，长径比为14000的氧化铈纤维分散在二甲基亚砜中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为1%；
第二步：将所述悬浊液在-80℃下进行冷冻处理30min，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用真空干燥方法脱除所述凝固块中凝固的二甲基亚砜，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行2h微波辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行500℃水热法活化处理48h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为10mg/cm3，平均孔径为2000μm，比表面积为0.2m2/g。
实施例19
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为500nm，长径比为5000的氧化钴纤维、平均直径为2μm，长径比为10000的氧化锡纤维、平均直径为600nm，长径比为5000的氧化镍铁纤维、平均直径为10μm，长径比为7000的氧化锰锂纤维、平均直径为6μm，长径比为4500的氧化钛镁纤维、平均直径为8μm，长径比为40000的铜纤维、平均直径为600nm，长径比为2000的钴纤维、平均直径为2μm，长径比为4600的铁纤维、平均直径为3μm，长径比为7000的铝纤维、平均直径为300nm，长径比为6000的碳纤维分散在水中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为0.06%；
第二步：将所述悬浊液在-80℃下进行冷冻处理3h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用微波干燥方法脱除所述凝固块中凝固的水，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行5min X射线辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料，
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行800℃焙烧活化处理1.5h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为0.6mg/cm3，平均孔径为0.01μm，比表面积为1400m2/g。
实施例20
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为500nm，长径比为25000的石墨纤维、平均直径为10μm，长径比为36000的碳化硅纤维、平均直径为1μm，长径比为6000的碳化锆纤维、平均直径为3μm，长径比为5000的氮化镓纤维、平均直径为800nm，长径比为4000的氮化锆纤维、平均直径为400nm，长径比为18000的硅化钴纳米线/棒、平均直径为430nm，长径比为16000的硅化镍纳米线/棒、平均直径为700nm，长径比为2000的硅化钼纳米线/棒、平均直径为100nm，长径比为2000的硅化铁纳米线/棒、平均直径为50nm，长径比为2000的硫化锌纳米线分散在甲醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为2%；
第二步：将所述悬浊液在-100℃下进行冷冻处理4h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥方法脱除所述凝固块中凝固的甲醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行2h微波辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行进行800℃焙烧活化处理1h，随后将材料在常温进行自组装活化处理1h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为20mg/cm3，平均孔径为10μm，比表面积为1100m2/g。
实施例21
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为10nm，长径比为3000的硫化镉纳米线/棒、平均直径为230nm，长径比为2000的硫化镍纳米线/棒、平均直径为340nm，长径比为2000的氧化铟纳米线/棒、平均直径为100nm，长径比为2500的二氧化钒纳米线/棒、平均直径为500nm，长径比为2400的氧化铁纳米线/棒、平均直径为140nm，长径比为2000的氧化铜纳米线/棒、平均直径为200nm，长径比为20000的氧化钇纳米线/棒、平均直径为120nm，长径比为4000的氧化锰锌纳米线/棒、平均直径为240nm，长径比为2600的二氧化钕纳米棒、平均直径为480nm，长径比为6800的氧化锌纳米线/棒分散在乙醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为10%；
第二步：将所述悬浊液在-75℃下进行冷冻处理5h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用真空干燥方法脱除所述凝固块中凝固的乙醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行10min X射线辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料，
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行气相沉积法活化处理3h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为100mg/cm3，平均孔径为14μm，比表面积为480m2/g。
实施例22
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为300nm，长径比为30000的氧化锆纳米线/棒、二氧化钛纳米线/棒和氧化铝纳米线/棒、平均直径为500nμm，长径比为5000的氧化锡纳米线/棒、氧化钼纳米线/棒和氧化锰纳米线/棒、平均直径为800nm，长径比为2000的氧化镍纳米棒、四氧化三钴纳米/棒、氮化镓纳米线/棒和氮化铝纳米线/棒分散在丙醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为20%；
第二步：将所述悬浊液在-30℃下进行冷冻处理6h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用微波干燥方法脱除所述凝固块中凝固的丙醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行1h等离子体辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行浸涂活化处理：常温下将交联三维气凝胶材料浸渍与活性物质溶液中24h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为200mg/cm3，平均孔径为2μm，比表面积为100m2/g。
实施例23
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为180nm，长径比为30000的氮化硅纳米线/棒、平均直径为260nm，长径比为1500的氮化钛纳米线/棒、平均直径为50nm，长径比为1000的氮化硼纳米线/棒、平均直径为80nm，长径比为3000的氮化钙纳米线/棒、平均直径为100nm，长径比为5000的硒化锌纳米棒、平均直径为204nm，长径比为2000的硒化银纳米棒、平均直径为340nm，长径比为1000的碳化硅纳米线/棒、平均直径为32nm，长径比为20000的碳化钛纳米线/棒、平均直径为10μm，长径比为50000的碲化银纳米棒、平均直径为5μm，长径比为40000的碲化镉纳米棒分散在异丙醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为50%；
第二步：将所述悬浊液在-80℃下进行冷冻处理30min，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用冷冻干燥方法、真空干燥方法脱除所述凝固块中凝固的异丙醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行2h微波辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料，
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料进行热碱处理：将气凝胶材料浸没于90℃，质量分数为5%的NaOH溶液中24h，随后用去离子水洗至中性，真空干燥后获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为500mg/cm3，平均孔径为0.01μm，比表面积为200m2/g。
实施例24
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为10nm，长径比为30000的钛化铌纳米线、平均直径为20nm，长径比为20000的铁纳米线/棒、平均直径为18nm，长径比为8000的银纳米线/棒、平均直径为10nm，长径比为6000的硅纳米线/棒、平均直径为20nm，长径比为9000的碳纳米线/棒、平均直径为20nm，长径比为15000的金纳米线/棒、平均直径为50nm，长径比为20000的碳纳米管、平均直径为45nm，长径比为30080的镍纳米管、平均直径为30nm，长径比为16000的氧化锆纳米管、平均直径为16nm，长径比为20400的石墨炔纳米管分散在叔丁醇中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为2%；
第二步：将所述悬浊液在-40℃下进行冷冻处理3h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用冷冻干燥方法脱除所述凝固块中凝固的叔丁醇，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行等1h离子体辐照交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料先浸没于80℃，质量分数为6%的NaOH溶液中24h进行热碱处理，随后用去离子水洗至中性，真空干燥后再进行等离子喷涂活化处理2min，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为20mg/cm3，平均孔径为5μm，比表面积为300m2/g。
实施例25
一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，具体步骤为：
第一步：将平均直径为10nm，长径比为30000的氮化硼纳米管、平均直径为5μm，长径比为20000的DNA纳米线、平均直径为20nm，长径比为6000的羟基磷灰石纳米线、平均直径为10nm，长径比为10000的聚膦腈纳米管、平均直径为9nm，长径比为9000的二硫化钨纳米管、平均直径为12nm，长径比为20000的聚吡咯纳米管、平均直径为68nm，长径比为4000的氧化钛纳米管、平均直径为20nm，长径比为20000的碳化硅纳米管、平均直径为56nm，长径比为18000的硫化镉纳米管、平均直径为27nm，长径比为40000的二氧化铈纳米管分散在丙酮中，形成均相悬浊液；所述悬浊液中，纤维的质量分数为0.03%；
第二步：将所述悬浊液在-60℃下进行冷冻处理8h，使悬浊液形成凝固块；
第三步：采用超临界干燥方法脱除所述凝固块中凝固的丙酮，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行3h热交联处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述交联三维纤维基气凝胶材料先在800℃下进行焙烧处理4h，随后进行射频溅射活化处理1h，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为0.3mg/cm3，平均孔径为2μm，比表面积为200m2/g。
Claims (10)
1.一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，其特征是具体步骤为：
第一步：将纤维分散在对其不具有溶解性的溶剂中，形成悬浊液；
第二步：将所述悬浊液进行凝固化处理，使其形成凝固块；
第三步：脱除所述凝固块中凝固的溶剂，形成未交联纤维基气凝胶；
第四步：将所述未交联纤维基气凝胶进行交联稳定化处理，获得纤维交错点粘结固定的三维纤维基气凝胶材料；
第五步：将所述三维纤维基气凝胶材料进行活化处理，获得具有活性的三维纤维基气凝胶催化剂载体。
2.根据权利要求1所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述悬浊液中，纤维的质量分数为0.01～50%。
3.根据权利要求1所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述的纤维为天然纤维和/或合成纤维和/或无机纤维，所述纤维的平均直径为2nm～50μm，纤维的平均长径比为5～50000；所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、丙酮和二甲基亚砜的一种或多种的组合；
其中天然纤维为：棉纤维、木棉纤维、麻纤维、木浆纤维、竹浆纤维、毛纤维、蚕丝纤维、蛛丝纤维、木质素纤维和细菌纤维素纤维的一种或多种的组合；
合成纤维为：粘胶纤维、铜氨纤维、醋酸纤维素纤维、皂化醋酯纤维、乙基纤维素纤维、羟丙基纤维素纤维、甲壳素纤维、壳聚糖纤维、透明质酸纤维、胶原纤维、硝化纤维素纤维、明胶纤维、丝素蛋白纤维、沥青纤维、聚乳酸-己内酯纤维、弹性蛋白纤维、植物蛋白纤维、右旋糖苷纤维、海藻酸钠纤维、聚氧化乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯醇缩丁醛纤维、酚醛树脂纤维、再生蛋白质纤维、聚丙烯酸纤维、聚偏氟乙酸纤维、聚乙烯吡咯烷酮纤维、聚乳酸纤维、聚乳酸乙醇酸纤维、聚砜纤维、聚乙二炔纤维、聚苯乙烯共聚马来酸酐纤维、甲基三乙氧基硅烷纤维、聚谷氨酸纤维、聚己内酯纤维、聚对苯乙炔纤维、聚乙丙交酯纤维、聚氨酯纤维、聚苯乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚醋酸乙烯酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙二醇纤维、聚丙烯酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚二氧环己酮纤维、聚三羟基丁酸酯纤维、聚羟基丁酸酯纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰亚胺纤维、聚醚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚苯并噁嗪纤维、聚对苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚对苯二甲酸丙二酯纤维、聚甲基丙烯酸甲酯纤维、聚醚醚酮纤维、聚偏氟乙酸纤维、聚环氧乙烷纤维、聚乙烯咔唑纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚苯胺纤维、聚芳酰胺纤维、聚丁二酸丁二醇酯纤维和聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维的一种或多种的组合；
无机纤维为：玻璃纤维、二氧化硅纤维、石棉纤维、氧化镍纤维、氧化铜纤维、氧化锌纤维、二氧化锆纤维、二氧化锗纤维、五氧化二钒纤维、三氧化二铟纤维、三氧化二铝纤维、三氧化二锰纤维、四氧化三锰纤维、二氧化钛纤维、氧化钯纤维、氧化铌纤维、氧化钼纤维、氧化铈纤维、氧化钴纤维、氧化锡纤维、氧化镍铁纤维、氧化锰锂纤维、氧化钛镁纤维、铜纤维、钴纤维、铁纤维、铝纤维、碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、碳化锆纤维、氮化镓纤维、氮化锆纤维、硅化钴纳米线/棒、硅化钨纳米线/棒、硅化镍纳米线/棒、硅化钼纳米线/棒、硅化铁纳米线/棒、硫化锌纳米线/棒、硫化镉纳米线/棒、硫化镍纳米线/棒、氧化铟纳米线/棒、二氧化钒纳米线/棒、氧化铁纳米线/棒、氧化铜纳米线/棒、氧化钇纳米线/棒、氧化锰锌纳米线/棒、二氧化钕纳米棒、氧化锌纳米线/棒、氧化铈纳米棒、氧化锆纳米线/棒、二氧化钛纳米线/棒、氧化铝纳米线/棒、氧化锡纳米线/棒、氧化钼纳米线/棒、氧化锰纳米线/棒、氧化镍纳米棒、四氧化三钴纳米/棒、氮化镓纳米线/棒、氮化铝纳米线/棒、氮化硅纳米线/棒、氮化钛纳米线/棒、氮化硼纳米线/棒、氮化钙纳米线/棒、硒化锌纳米棒、硒化银纳米棒、碳化硅纳米线/棒、碳化钛纳米线/棒、碲化银纳米棒、碲化镉纳米棒、钛化铌纳米线、铁纳米线/棒、银纳米线/棒、硅纳米线/棒、碳纳米线/棒、金纳米线/棒、碳纳米管、镍纳米管、氧化锆纳米管、硒化镉纳米管、石墨炔纳米管、氮化硼纳米管、DNA纳米线、羟基磷灰石纳米线、聚膦腈纳米管、二硫化钨纳米管、聚吡咯纳米管、氧化钛纳米管、碳化硅纳米管、硫化镉纳米管、二氧化铈纳米管、氮化碳纳米管和氮化铝纳米管中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述的将纤维分散在对其不具有溶解性的溶剂中是指：单一纤维分散于单一溶剂中、多种纤维分散于单一溶剂中、单一纤维分散于混合溶剂中或者多种纤维分散于混合溶剂中；或者是纤维a分散于溶剂A中，纤维b分散于溶剂B中，然后将两者混合，其中溶剂A与溶剂B互溶。
5.根据权利要求1所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述的凝固化处理为陈化处理、冷冻处理、溶胶化处理中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述的脱除所述凝固块中凝固的溶剂采用超临界干燥、冷冻干燥、真空干燥、喷雾干燥、微波干燥和红外干燥中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述的交联稳定化处理为热交联、超声交联、微波辐照交联、红外线辐照交联、紫外线辐照交联、电子束辐照交联、等离子体辐照交联、伽马射线辐照交联和X射线辐照交联中的一种或多种的组合；所述的活化处理为：浸涂、气体活化、等离子喷涂、射频溅射、热碱处理、酸碱两步处理、双氧水处理、焙烧、水热合成、自组装或气相沉积中的一种或多种的组合。
8.如权利要求1～7中任一项所述的一种三维纤维基气凝胶催化剂载体的制备方法所得的制品，其特征是：所述制品是由一维纤维经三维网络重构方法获得的三维纤维基气凝胶催化剂载体，为纤维相互贯穿交错形成的三维网络状体型材料，纤维交错点呈现有效的非氢键键合作用的粘结互连。
9.根据权利要求8所述的制品，其特征在于，所述三维纤维基气凝胶催化剂载体的体积密度为0.1～500mg/cm3；所述三维纤维基气凝胶材料中纤维相互贯穿交错形成连通的孔隙结构，三维纤维基气凝胶材料平均孔径为0.01～2000μm，三维纤维基气凝胶材料的比表面积为0.2～2000m2/g。
10.根据权利要求8所述的制品，其特征在于，所述非氢键键合作用是指纤维间通过化学键合进行有效的粘结互连。
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