二氧化硅气凝胶常压干燥工艺的研究进展

二氧化硅气凝胶因具有低密度、高比表面积、稳定的物理化学性质等特性在吸附分离、隔热保温等领域表现出巨大的应用潜力。但长耗时、高成本的制备工艺限制了它的发展,尤其是湿凝胶向气凝胶转变的干燥工艺。本文介绍了二氧化硅气凝胶在常压干燥的过程中面临的主要难点及解决方法,虽然常压干燥方法工艺简单、过程安全、对设备要求低且可连续制备,成为近年来的研究热点,但也存在制备周期长、体积收缩大、需要消耗大量有机溶剂和改性剂等不足。文中从凝胶基体增强与优化、降低毛细管力与减少不可逆收缩两种角度,介绍了二氧化硅气凝胶常压干燥的改进方法及其发展现状,分析归纳了不同改进方法的优缺点,总结了二氧化硅气凝胶常压干燥目前面临的技术挑战。并且,立足于目前二氧化硅气凝胶基体增强和表面改性技术发展的趋势,对今后二氧化硅气凝胶常压干燥过程中结构可控、成本降低以及产品多功能化的发展路线进行了展望。     

产品开发

正二氧化硅气凝胶隔热材料发展前途光明二氧化硅气凝胶是一种新型多孔功能材料,因其具有高孔隙率、低热导率、低介电常数、高比表面积、材质半透明等优良特性,从而成为新型超级隔热材料,在超级隔热材料、吸附材料、催化剂和载体等许多领域具有广阔的应用前景。但其缺点是柔韧性、整体性较差,常温干燥制备的产品开裂较严重,限制了其应用。近年来,通过原位溶胶-凝胶法和模压成型法制得的二氧化硅气凝胶复合材料,提高了其     

二氧化硅气凝胶复合隔热材料研究进展

二氧化硅气凝胶具有高孔隙率、低热导率等特点,使其成为新型超级隔热材料。然而,二氧化硅气凝胶的柔韧性、整体性差,并且常温干燥制备的气凝胶在高温时热导率迅速上升,这些都大大限制了二氧化硅气凝胶的应用。近些年,通过原位溶胶-凝胶法和模压成型法制备得到的二氧化硅气凝胶复合隔热材料,在一定程度上提高了其韧性、整体性和高温隔热性能,使得二氧化硅气凝胶作为单独块体隔热材料成为可能。本文阐述了二氧化硅气凝胶隔热材料的隔热机理,综述了近年来抗辐射型、纤维增强型和聚合物增强型二氧化硅气凝胶复合隔热材料的研究现状,最后讨论了该领域今后研究趋势。     

钛硅复合气凝胶的制备工艺与光催化能力研究

采用溶胶-凝胶工艺,经乙醇为溶剂的超临界干燥路线制备二氧化钛-二氧化硅复合气凝胶.对不同组成、不同煅烧温度和时间制备的气凝胶的光催化能力进行比较后,得出最佳工艺条件:二氧化钛与二氧化硅物质的量比为1:1,超临界干燥后600 ℃煅烧2 h.形成的复合气凝胶网络结构完善,有均匀的纳米多孔结构;比表面积达355.6 m2/g,孔容为0.32 mL/g,最可几孔半径为0.82 nm,平均孔半径为2.52 nm;其中二氧化钛为锐钛矿型,二氧化硅为无定形.     

二氧化硅气凝胶的扩孔研究

本文主要以正硅酸四乙酯(TEOS)、乙醇(ETOH)、去离子水为原料,稀盐酸、稀氨水为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅醇凝胶,分别用两种干燥方法(常压干燥、超临界干燥)干燥制备二氧化硅气凝胶,并进一步研究了三种不同的扩孔剂(尿素、乌洛托品、聚乙二醇)对二氧化硅气凝胶孔道的影响。使用SEM、红外吸收光谱、BET吸附仪对常压干燥、超临界干燥及扩孔前后的二氧化硅气凝胶进行表征。实验表明:添加一定量的扩孔剂可以增大载体的孔容和比表面积,其中乌洛托品作为扩孔剂时的扩孔效果更好。     

干燥方法对硅气凝胶性能的影响

以正硅酸乙酯为原料,先采用溶胶-凝胶法制备湿凝胶,进行表面改性以及溶剂置换,然后分别采用常压干燥、超临界干燥方法进行制备,最终都获得轻质多孔二氧化硅气凝胶。利用红外光谱仪、扫描电镜和BET吸附仪对两种不同干燥方法制备的二氧化硅气凝胶进行表征。结果表明,由红外光谱图知两种凝胶表面结构基本相同、超临界干燥样品扫描电镜说明颗粒均匀、BET吸附仪知比表面积大。     

常压制备疏水型二氧化硅气凝胶及透光率分析

采用溶胶-凝胶法,通过常压干燥制备了疏水型二氧化硅气凝胶。研究了pH、水解时间等因素对二氧化硅气凝胶透光率的影响。以正硅酸乙酯为原料,通过酸（草酸）-碱（氨水）两步催化,采用溶胶-凝胶法常压干燥制备了疏水型介孔二氧化硅气凝胶。正硅酸四乙酯、乙醇、草酸、氨水物质的量比为1∶4∶5∶0.2,草酸和氨水的浓度分别为0.008、0.05 mol/L时,采用二甲基二氯硅烷为改性剂常压制备了二氧化硅气凝胶。透射电镜、扫描电镜测试表明：二氧化硅气凝胶具有纳米介孔结构。接触角测定表明：二氧化硅气凝胶与水的接触角为148°,表现出疏水性。     

二氧化硅气凝胶制备条件的选择

二氧化硅气凝胶是典型的纳米多孔轻质材料,由于具有独特的性能并在许多领域存在潜在的应用价值而受到广泛关注。本文从气凝胶制备过程中的硅源的选择、溶剂的选择、制备工艺的选择、催化剂等方面进行了研究,有利于确定常压干燥制备二氧化硅气凝胶的生产条件。     

纤维复合SiO2气凝胶的研究进展

SiO2气凝胶因其纳米尺度的多孔结构,具有低密度、低热导率的特性,因此广泛应用于保温绝热领域.然而,SiO2气凝胶脆性大、易碎的缺点限制了其在实际中的应用范围.纤维增强法制备的SiO2气凝胶,不仅极大改善了这一缺点,且制备工艺简单、力学性能优异,是目前最常见的一类复合气凝胶.介绍了纤维复合SiO2气凝胶的制备工艺,综述了几种纤维复合SiO2气凝胶力学性能增强方法的研究进展.     

专利技术

四氟化硅生产方法，超干燥碳酸钙，一种两亲型纳米二氧化硅的制备方法，一种提高二氧化硅气凝胶热稳定性的方法，超细氧化锌及氧化锌晶须的制备方法