二氧化硅气凝胶的制备方法研究

二氧化硅气凝胶的制备主要经历溶胶-凝胶过程以及随后的超临界干燥过程.详细描述了这2个阶段的特点,并对不同干燥方法进行了比较.同时也对影响二氧化硅气凝胶结构和性质的因素进行了分析.     

二氧化硅气凝胶合成新工艺

以Ｅ－４０（多聚硅氧烷）为硅源,以ＨＦ为催化剂,用溶胶－凝胶法制备出了ＳｉＯ２气凝胶法时研究了催化剂、溶剂、水等制备因素对其溶胶－凝胶过程的影响,用孔径分布测定仪、透射电镜（ＴＥＭ）、比表面测试（ＢＥＴ）等方法对其微结构进行了研究。研究结果表明,ＨＦ的加入大大加束字溶胶－凝胶反应速度;ＢＥＴ以及ＴＥＭ测试结果表明所制备的ＳｉＯ２气凝胶具有大的比表面积和纳米多孔结构（骨架颗粒约为１０纳米,孔洞尺政变     

溶胶—凝胶法制备SiO2气凝胶及其特性研究

本文以ＴＥＯＳ为原料，采用溶胶－凝胶法和超临界干燥工艺制备了轻质纳米多孔材料ＳｉＯ２气凝胶。研究了溶剂用量ｐＨ值对溶胶的凝胶化过程和最后制成的气凝胶的特性的影响。并用ＢＥＴ、ＸＲＤ、ＳＥＭ等实验手段研究了这些气凝胶的结构和一些基本物理现象。     

硅气凝胶材料的研究进展

硅气凝胶是一种具有许多奇异性质和广泛应用前景的轻质纳米多孔性材料，近年来受到物理学家，化学家和材料学家们的重视，本文系统归纳了近年来有关硅气凝胶的研究成果，对硅气凝胶的制备原理，结构与性能以及应用开发等研究的进展作了简要的论述。     

由多聚硅氧烷制备二氧化硅气凝胶

SiO2 气凝胶是一种新型轻质纳米多孔材料。本工作以多聚硅氧烷 (E -4 0 )为硅源 ,用溶胶 -凝胶法制备出了SiO2气凝胶。研究了催化剂、温度、水等因素对其溶胶 -凝胶过程的影响 ;讨论了F离子以及水对E -4 0水解 -缩聚反应的作用机理 ;并用孔径分布测定仪、TEM等方法对其微结构进行了研究。结果表明 :由E -4 0为硅源制备的SiO2 气凝胶骨架颗粒为十几nm ;孔径分布较广 ,其峰值在 3 0nm附近 ,此外 ,还存在几nm的微孔。     

疏水性二氧化硅气凝胶性能表征

目前SiO2气凝胶是世界上最轻、隔热性最好、孔隙率较高且声传播速率较低的固体材料,由于其特殊的网络结构使其具有很多独特的性能,而制备疏水性气凝胶是解决常压干燥过程中体积收缩和开裂的关键.采用溶胶-凝胶法以三甲基氯硅烷(TMCS)为化学表面修饰剂通过衍生法制备了疏水性二氧化硅气凝胶,并利用X射线衍射光谱、扫描电镜、能量色散谱、透射电镜、红外光谱、差热-热重分析等测试方法对其结构、形貌及化学组成进行了分析.研究表明:该样品是表面连有疏水基团-CH3的疏水性SiO2气凝胶,且组成其连续网络结构的球状纳米粒子纯度较高、粒径均匀,是热稳定性较高的非晶、多孔、轻质纳米材料.     

气凝胶薄膜制备的研究进展

气凝胶薄膜作为一种具有独特特性的薄膜材料,在光学、热学、声学、微电子等领域受到广泛关注。概述了气凝胶薄膜的溶胶制备和溶胶镀膜制备工艺,对比了气凝胶溶胶的酸催化、碱催化和酸碱两步催化等制备方法;介绍了浸渍提拉法、旋转镀膜法等溶胶镀膜方法;综述了溶胶制备和镀膜等工艺条件对气凝胶薄膜结构和性能的影响及其研究进展,指出酸碱两步法和金属等杂化是提高气凝胶薄膜性能的有效途径;最后展望了气凝胶薄膜材料的发展和应用前景。     

柔性气凝胶材料的制备及应用研究进展

气凝胶是一种纳米级多孔固体材料,具有高比表面积、极高的孔隙率、极低的密度、极低的热导率等优点,但也存在脆性高、柔韧性差的问题。近年来,具有良好压缩回弹特性和抗弯折性能的柔性气凝胶克服了传统气凝胶柔韧性差的缺点,受到研究人员的广泛关注。本文首先概括了柔性气凝胶的种类,根据气凝胶材料组成成分的不同,将其分为氧化硅柔性气凝胶、碳基柔性气凝胶、生物质柔性气凝胶和纤维质柔性气凝胶;然后,系统总结了柔性气凝胶常用的制备方法,如溶胶-凝胶、老化、干燥等工艺,对比分析了不同制备工艺生产的气凝胶在性能上的差异;此外,介绍了柔性气凝胶在环保、光学、生物医学、柔性电子传感器以及航空航天等领域的应用;最后对柔性气凝胶的发展做了总结和展望。     

气凝胶薄膜制备的研究进展

气凝胶薄膜作为一种具有独特特性的薄膜材料，在光学、热学、声学、微电子等领域受到广泛关注。概述了气凝胶薄膜的溶胶制备和溶胶镀膜制备工艺，对比了气凝胶溶胶的酸催化、碱催化和酸碱两步催化等制备方法；介绍了浸渍提拉法、旋转镀膜法等溶胶镀膜方法；综述了溶胶制备和镀膜等工艺条件对气凝胶薄膜结构和性能的影响及其研究进展，指出酸碱两步...     

HF催化快速制备SiO2气凝胶

ＳｉＯ２气凝胶晃一种新型轻质纳米多孔泡沫材料,本文以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为原料,以乙醇为溶剂,以ＨＦ为催化溶胶－凝胶法快速制备出了ＳｉＯ２气凝胶。ＨＦ的加入大大加速了溶胶－凝胶反应速度,使凝胶时间减少至几分钟甚至更短;同时使凝胶温度降低至室温。ＢＥＴ及ＴＥＭ测试结果表明所制备的ＳｉＯ２气凝胶具有大比表面积（６７３．８ｍ＾２ｇ＾－１）、纳米多孔结构（骨架颗粒为几纳米,孔洞尺寸为５～３０ｎｍ）。     

溶胶-凝胶法制备二氧化硅薄膜及其性能研究

首先通过溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate,TEOS)为前驱体,硝酸(HNO3)为催化剂,制备出二氧化硅溶胶。采用浸渍提拉法在金属表面涂覆二氧化硅胶膜,并经热处理后制备出二氧化硅薄膜。向溶胶中添加F-硅烷偶联剂对薄膜的疏水性能进行改善。采用FT-IR、SEM、TG系统分析了薄膜的化学组成、微观形貌和热稳定性,研究了不同原料比、成膜温度对薄膜硬度、附着力及耐腐蚀性能的影响。结果表明,当硅、酸物质的量比为15∶1时,二氧化硅薄膜的硬度最高,可达9H;附着力最好,最高达2级;耐盐雾腐蚀性能最好,最高盐雾时间为25 min;且通过SEM分析可知薄膜的表面裂纹最少,且无明显凝胶析出物;通过热失重的分析表明溶胶反应温度对薄膜热稳定性的影响不大。     

纤维复合二氧化硅气凝胶材料的制备

二氧化硅气凝胶是一种轻质多孔结构材料,具有良好的绝热性能,但其存在机械性能较差的缺点。在溶胶-凝胶法制备气凝胶的过程中,通过对凝胶时间的调控,将高纯二氧化硅玻璃纤维复合于二氧化硅气凝胶中,然后分别采用常压干燥和超临界干燥两种方法制备了气凝胶块体样品。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)、压汞法(MIP)、场发射扫描电镜(FESEM)、热导率等实验手段对制得的样品进行表征和分析,并与纯二氧化硅气凝胶进行对照。结果表明,复合材料在保持较高比表面积、低密度和低热导率的同时,有效地改善了气凝胶的抗弯曲性能。     

利用离子液体制备无机气凝胶的研究进展

气凝胶具有三维纳米多孔网络结构,独特的结构使它具有低密度、高比表面积和高孔隙率等性质以及低热导率、低介电常数和低声传播速率等性能,在隔热、介电、隔声、催化、吸附等领域具有广阔的应用前景。然而,溶剂-凝胶法作为目前制备气凝胶最成熟、应用最广的技术,需要使用大量的有机溶剂,严苛而危险的超临界干燥工艺进一步推高了成本,限制了气凝胶的大规模工业化生产和应用,因此,降低成本和在常压干燥条件下制备高比表面积的块状气凝胶是气凝胶产业急需解决的问题。离子液体被称为21世纪的绿色溶剂,具有低蒸气压、低表面张力、高催化性和高溶解性等特殊性质。离子液体与气凝胶材料的发展几乎同步,但直到2000年两种材料才产生交集。离子液体作为模板剂具有微观结构导向作用,使纳米孔结构均一化,其不挥发性和低表面张力保证了老化和常压干燥过程中纳米孔结构不会因毛细管力而坍塌破坏,另外其催化作用可以缩短凝胶时间。因此,离子液体为常压干燥合成气凝胶提供了新的工艺路线。目前,有关借助离子液体制备SiO_2气凝胶、TiO_2气凝胶、SiO_2-TiO_2复合气凝胶、炭气凝胶等无机气凝胶的探索均已展开,其中制备SiO_2气凝胶的研究最多,涉及工艺、微观结构、掺杂和应用等方面。通过常压干燥可获得比表面积高达677m2/g的块状气凝胶,通过选用不同的离子液体还可以控制纳米孔的微观形貌,所得SiO_2气凝胶产物在电化学、生物、吸附等领域有较高的应用潜力。利用离子液体替代有机溶剂可以使得到的TiO_2气凝胶不经煅烧即含有锐钛矿相,通过金属原子Ag、Fe、Ge等掺杂改性,可进一步提高锐钛矿相的结晶度,提升其光催化性能。利用离子液体制得的SiO_2-TiO_2复合气凝胶具有一定强度和良好的光催化活性。此外,除在传统的溶胶-凝胶法中用作模板剂或催化剂外,离子液体还可作为新型的炭源用于制备炭气凝胶,即通过熔盐法高温炭化裂解离子液体"自上而下"直接制备。这种方法可以制备杂原子在原子水平上均匀分布的功能化炭气凝胶,无需制备有机气凝胶前驱物,极大缩短制备周期,并且炭气凝胶产物的比表面积相对更高,得到了科研界的广泛关注。本文介绍了离子液体在气凝胶材料合成过程中的作用原理,归纳了借助离子液体制备前述几种重要的无机气凝胶的国际研究状况。     

溶胶—凝胶法制备疏水型SiO2气凝胶

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，用三甲基氯硅烷（TMCS）为疏水试剂，通过溶胶-凝胶法在室温下制备出疏水型SiO2气凝胶。用傅立叶变温红外（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和吸水性能对疏水型SiO2气凝胶的结构和性能进行了研究。     

硅气凝胶的结构控制研究

以正硅酸乙酯为原料，用溶胶－凝胶法和超临界干燥工艺制备了纳米多孔硅气凝胶，系统研究了原料和溶剂（水或酒精）的用量及催化剂的使用，老化等因素对硅气凝胶结构的影响，利用这睦因素可以实现对该材料的结构进行纳米尺度上的控制，从而为该材料的应用开发奠定基础。     

紫外光引发法制备RF气凝胶研究进展

间苯二酚-甲醛(Resorcinol formaldehyde,RF)气凝胶是一种具有大的比表面积、高的孔隙率、好的储氢性能的一类新型储能材料,常被用作惯性约束聚变的靶丸材料。工业上常采用溶胶-凝胶法制备RF气凝胶,但这种方法制备时间长,不能满足大批量生产需求。针对这个问题,提出了一种新型的制备方法———紫外光引发法,论述了这类方法的机理、优势、研究进展和存在的问题。     

碳气凝胶薄膜制备研究进展

简介了碳气凝胶材料的物理化学性质,阐述了碳气凝胶及其薄膜的潜在应用,综述了碳气凝胶薄膜的制备现状.联系结构特征,分析了影响碳气凝胶膜化制备的主要因素.对比无机气凝胶薄膜,提出了新的可能的制备方法.     

氧化镍气凝胶的制备与表征研究

以聚丙烯酸作为模板,NiCl2·6H2O为前驱体,采用环氧化物法制得了镍基复合气凝胶,该气凝胶经过400℃处理后得到氧化镍气凝胶。通过场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和N2吸附对气凝胶的结构进行了表征,结果表明气凝胶是由大量纳米颗粒堆积而成的,其骨架是由大量含氧化镍的胶体颗粒组成的;N2吸附表明气凝胶具有较高的比表面积为192m2/g。X射线衍射(XRD)谱图表明,室温下合成的镍基复合气凝胶为无定形态,该样品经过400℃处理后气凝胶的晶型发生了变化,得到氧化镍气凝胶。     

红外遮光剂在二氧化硅气凝胶中的应用研究进展

气凝胶作为目前为止最轻的固体,具有极低的热导率,是一种较为理想的轻质、高效、最具潜力的隔热材料。但纯二氧化硅气凝胶的红外透明性影响了其高温隔热性能。介绍了红外遮光剂红外辐射抑制机理,综述了使用炭黑、TiO2和六钛酸钾晶须等作为红外遮光剂提高二氧化硅气凝胶隔热性能的研究进展,并对未来红外遮光剂在二氧化硅气凝胶中的应用做了展望。