催化剂对正硅酸乙酯常压合成SiO2气凝胶的研究

以正硅酸乙酯为硅源,分别以 HF 和 HF/氨水为催化剂,通过溶胶-凝胶法常压制备 SiO2 气凝胶.研究表明以 HF 为催化剂能有效地加快反应的速度,当以 HF/氨水为催化剂时对产品的合成和性能产生更大的影响.用热重分析仪(TG-DTA)、比表面(BET)、XRD、傅里叶变换红外光谱仪、激光粒度仪等仪器对两种产品微结构测试结果表明:两种产品都是非晶纳米多孔结构,体积平均粒径小于 20μm,为介孔结构.     

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。     

常压制备低密度SiO2气凝胶的正交分析及表征

选择5因素4水平的L16(45)正交试验,以正硅酸乙酯(tetraethoxysilane,TEOS)为原料,采用酸碱两步催化溶胶-凝胶法和常压干燥制备了SiO2气凝胶,分析了正交实验因素对结果的影响,并对气凝胶的形貌、表面基团、疏水性、孔结构进行了表征.实验结果表明:表面改性对制备低密度SiO2气凝胶影响最大,正交试...     

以工业水玻璃为原料制备纳米孔SiO2气凝胶块体材料

以工业水玻璃为硅源,采用三甲基氯硅烷[(CH3)3SiCl,TMCS]/正己烷(C6H14)/EtOH溶液对二氧化硅水凝胶进行表面改性处理,使水凝胶的溶剂交换和表面改性在一步同时完成.研究了pH值、改性剂对气凝胶的影响.结果表明,所制备的气凝胶具有典型的气凝胶结构特征,孔洞尺寸、比表面积分别在8～12 nm、600～640 m2/g范围内,颗粒尺寸小于100 nm.     

硅石气凝胶老化的新方法

本研究用一种在较高温度和较高压力下正硅酸乙酯的碱性溶液中老化湿硅凝胶的方法,得到的硅石气凝胶无裂纹,比表面积高达983m^2／g,孔体积为6．09mL／g,孔隙率为91．8％,并与常规的老化方法作了比较。     

超细白炭黑的表面改性研究

在反应器中,以乙醇为分散剂,以六甲基二硅胺烷为改性剂,自制超细白炭黑为原料,初步确定了超细白炭黑表面改性的最优工艺条件为:反应温度85℃,改性剂用量2%,反应时间100min,预处理温度200℃,预处理时间2 h。改性白炭黑XRD分析显示,其表面改性并不会改变白炭黑的无定形态,SEM分析可知改性后的白炭黑具有很好的分散性。     

气相二氧化硅的表面改性

简要介绍了气相二氧化硅的表面改性、改性原理、改性工艺、常用改性剂以及改性气相二氧化硅的应用。概述了我国气相二氧化硅工业的发展现状。     

Influence of DCCAs on Optical Transmittance and Porosity Properties of TMOS Silica Aerogels

In the present paper, the experimental results on some physical properties of silica aerogels modified by four different drying control chemical additives (DCCAs): (i) oxalic acid (OXA), (ii) glycerol (GLY), (iii) N,N-dimethylformamide (DMF) and (iv) formamide (FA) are reported. The molar ratio of tetramethoxysilane (TMOS), methanol (MeOH), water (H2O) and ammonia (NH4OH) was fixed at 1 : 12 : 4 : 3.6 × 10–3 respectively, throughout our experiments, and the DCCA/TMOS molar ratio was varied accordingly. The DCCA/TMOS molar ratio at around 0.4 was found to be the limiting value for almost all the modified aerogels, above which the cracking probability of the aerogels increased drastically. Further, the DCCA modified aerogels were characterized by optical transmittance and porosity measurements. Physical properties such as bulk density, volume shrinkage and specific surface area were also determined for all the modified aerogels. The pore size distribution (PSD) was found to shift towards smaller pore radii for acidic (OXA) DCCA and larger pore radii for basic (FA, DMF) DCCAs. The results have been supported by particle and pore sizes observed using Scanning Electron Microscopy (SEM) and BET analysis.     

改进两步法制备高透光率SiO2气凝胶的研究

以正硅酸甲酯为硅源,采用溶剂甲醇和N,N-二甲基甲酰胺,通过酸碱两步催化溶胶-凝胶法,结合CO2超临界干燥技术制备出高透光率SiO2气凝胶.利用扫描电镜、比表面积和空隙分析仪、紫外-可见分光光度计对该气凝胶的结构和光学性能进行了研究.结果表明,用N,N-二甲基甲酰胺为溶剂获得的气凝胶具有好的三维纳米多孔结构,平均孔径15.16 nm,比表面积922.1 m2/g;0.4 cm厚的样品在波长800 nm处的透光率高达92.4％.由于该气凝胶具有较高的透过率,因此在太阳能集热器方面具有极高的应用价值.     

疏水性二氧化硅气凝胶的常压制备与表征

采用溶胶-凝胶技术,以正硅酸乙酯为有机前驱体,三甲基氯硅烷为改性剂,在常压下干燥制备出疏水性二氧化硅(SiO2)气凝胶,同时采用密度测量、比表面积和孔径分布仪、扫描电镜、热重分析仪对SiO2气凝胶进行表征。文章重点研究反应物配比和表面修饰对SiO2气凝胶性能的影响。结果表明,采用正硅酸乙酯、水、乙醇体积配比为25︰6︰80和三甲基氯硅烷的正己烷溶液表面修饰合成的SiO2气凝胶性能质量较好。     

硫酸-水玻璃体系的成胶特点

研究了用溶胶凝胶和常压干燥的方法制备SiO2气凝胶粉体时，硫酸-水玻璃体系的成胶规律，发现凝胶时间与体系的pH值有较大的关系；在反应物浓度一定的条件下，凝胶时间t-pH曲线成“W”型，随反应物浓度的降低，逐渐向“U”型曲线转变；体系凝胶时间最快点的pH值，在碱性环境中随反应物浓度的减小而降低，在酸性环境中随反应物浓度的减小而增大；这与在碱性和酸性环境中所存在的两种成胶机理有直接的关系。 甲酰胺的引入不会明显改变硫酸-水玻璃体系的成胶特点，但明显改善了SiO2气凝胶的物理性能。     

SiO_2气凝胶的常温法合成研究及表征

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,采用酸、碱两步催化的溶胶-凝胶法,通过L9（34）四因素三水平正交试验,研究了无水乙醇（ETOH）、草酸（H2C2O4）和氨水（NH3 H2O）之间的摩尔比以及酸碱间隔时间对气凝胶性能的影响,并对所得产品结构和性能进行了比表面（BET）、傅立叶转换、红外线光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）表征,从而首次实现了SiO2气凝胶的常温合成。实验结果表明：原料最佳摩尔比为TEOS∶ETOH∶H2C2O4∶NH3.H2O=1∶7∶3.5∶2.5,酸碱最佳间隔时间为18 h,SiO2气凝胶的平均粒径为6.58 nm,密度为100 kg/m3,孔径分布为2～30 nm,比表面达到938.17 m2/g,室温条件下合成的SiO2气凝胶,不亚于高温合成法的产品性能。     

表面改性球形二氧化硅的制备与表征

在醇水混合溶剂中,以氨作催化剂,通过正硅酸乙酯(TEOS)水解制备SiO2球形颗粒,并以十八醇作为改性剂对SiO2进行表面修饰。研究了TEOS浓度对SiO2球形颗粒粒径的影响,并用TEM、XPS、IR、TG-DTG对所得产品进行了表征。结果表明:在TEOS∶NH3∶H2O(物质的量比)为1∶4.4∶12.7时,可得到粒径约为450nm的球形SiO2颗粒;在其它条件不变的情况下,SiO2颗粒粒径随TEOS浓度的增大而增大;用十八醇作为改性剂得到的二氧化硅能在环己烷中很好地分散。     

聚乙二醇对碳酸化法白炭黑的表面改性研究

以石灰窑气和水玻璃碳酸化法制备白炭黑为研究体系,用表面活性剂聚乙二醇(PEG)原位有机湿法改性,以提高白炭黑同聚合物胶料的亲和性。在85℃,原料配比(水玻璃与水体积比)1∶5,二氧化碳浓度40%,通气速率60 mL/min和搅拌速率180 r/min的实验条件下反应2 h,考察了不同相对分子量的PEG对改性后白炭黑产率和性能的影响,改性效果顺序是聚乙二醇PEG(6 000)>PEG(10 000)>PEG(20 000)。还考察了PEG相对添加量对改性后的白炭黑的产率以及性能的影响,PEG(6 000)相对添加量30%较为适宜。     

厘米级SiO2气凝胶球体的制备及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用酸碱两步催化溶胶-凝胶法和CO2超临界干燥技术成功制备出完整的厘米级SiO2气凝胶球体.当配比条件为TEOS∶ EtOH∶ H2O=1∶10∶4时制备的SiO2气凝胶球体具有典型的纳米多孔网络结构.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、孔径分布及比表面积测试仪(BET)、纳压痕技术对SiO2气凝胶球体的表面形貌、内部结构、化学成分、比表面积、孔径分布及力学性能进行研究分析.研究表明:低温有利于制备出完整的厘米级SiO2气凝胶球体.随着凝胶温度的增加,SiO2气凝胶球体样品的收缩率逐渐增加,而孔隙率和比表面积逐渐减小.当凝胶温度为-5℃时,厘米级SiO2气凝胶球体样品的平均孔径为24.8 nm,孔体积为4.9 m3/g,比表面积高达1004.38 m2/g,密度为0.104g/cm3,收缩率约为16.2％,孔隙率约为95.3％,弹性模量和硬度最大分别为8.79 MPa与5.24 MPa.     

纳米二氧化硅表面修饰及其单分子行为研究

用Stber法制备单分散纳米二氧化硅,并以不同链长的脂肪醇对其表面进行疏水改性。研究改性二氧化硅在空气/水界面上单分子层的形成,评价改性二氧化硅的两亲性。由单分子层的π-A等温曲线显示,纳米二氧化硅单分子层结构取决于颗粒表面的疏水性。纳米二氧化硅改性剂的碳链越长,形成的单分子膜的崩溃压越高。     

疏水SiO2气凝胶的常压制备及在建筑隔热涂料中的应用

以廉价的工业级正硅酸乙酯为原料,经过酸碱两步催化制备二氧化硅凝胶,分别以三甲基氯硅烷(TMCS)/六甲基二硅氧烷(HMDSO)溶液和TMCS/n-C6H14溶液对凝胶进行改性,常压干燥下制得产品。用FT-IR、TEM、XRD等手段对样品进行表征,并考察了产品的疏水性能和在外墙涂料中的隔热性能。在相同的条件下,前者可以使凝胶溶剂交换和表面改性同时完成,而后者则不能。以TMCS/HMDSO改性所得产品为无定型非晶态结构,具有5～10 nm孔径。改性后的SiO2气凝胶具有较强的疏水性,在外墙建筑涂料中具有优良的隔热性能。     

硅酸钠模数对SiO2气凝胶结构和表面改性机制的影响

以粉煤灰为原料制备五种不同浓度的硅酸钠溶液,采用溶胶-凝胶法对硅酸钠溶液进行处理,在常压干燥条件下获得了疏水性SiO₂气凝胶。通过测试气凝胶的密度、比表面积和接触角,研究了硅酸钠溶液模数m对气凝胶结构的影响,阐述了气凝胶表面疏水改性的亲核取代S_N1化学反应机制。研究结果表明,气凝胶的疏水性能与其表面连接的硅甲基—Si—(CH₃)₃数目有直接关系,当硅酸钠模数m=2.50时,气凝胶的疏水性能最佳。气凝胶的密度和比表面积均随硅酸钠模数的增大而增大,当硅酸钠模数m=0.75时,气凝胶的密度和比表面积最小,其值分别为0.073 9 g/cm³和588.5 m²/g。     

Synthesis of High Surface Area Silica Gels Using Porous Carbon Matrices

Porous silica was prepared using the sol-gel synthesis with porous carbon matrices as a pore-forming support. Tetraethoxysilane (TEOS) was hydrolyzed in an acid medium in the presence of a substoichiometric amount of water. Various carbon materials were used, among them Sibunit and catalytic filamentous carbon. Carbon matrices were impregnated with hydrolyzed TEOS and dried, then carbon was removed by burning out in air at 873 K. The obtained porous silica samples were studied by adsorption and electron microscopic methods. The specific surface area as high as 1267 m²g and pore volume as high as 5.7 cm³/g were determined for some silica samples. Thus deposited SiO₂ was found to cover the carbon surface copying its surface. With CFC used as carbon matrix, silica nanotubes were obtained. Thermostability of such silica is significantly greater as compared to silica gels reported earlier.     

SiO2气凝胶制备过程中缩裂问题的研究

基于实验,分析了SiO2气凝胶在制备过程中收缩开裂的原因,并系统研究了原料和溶剂(水和乙醇)的用量及催化剂的使用、老化等因素对SiO2气凝胶结构的影响,利用这些因素来实现对其进行微观结构控制,采用乙醇超临界干燥技术解决该材料制备过程中的缩裂问题。