二氧化硅氣凝膠及其復合材料制備與吸附應用研究.pdf

1、二氧化硅氣凝膠以其諸多優(yōu)異特性而受到廣泛關注，如密度小、熱導率低、比表面積大等。但是純二氧化硅氣凝膠機械性能差、無定形、易碎等的缺點又限制了它的應用。超臨界干燥是目前制備氣凝膠的一種非常成熟的干燥工藝，但是該工藝對設備的要求高，并且具有一定的危險性。常壓干燥是目前研究的較多的制備工藝，其對設備的要求低，但是制備周期相對較長。
　　本文采用常壓干燥方法，分別以正硅酸四乙酯、水玻璃為硅源制備了納米多孔二氧化硅氣凝膠，制備過程中引入了干

2、燥控制化學添加劑，實驗及測試結果表明其對均勻氣凝膠的孔徑分布具有一定的作用。同時研究了溶劑、改性劑的添加量對氣凝膠性質(zhì)的影響。在此基礎上，將二者的優(yōu)勢結合起來，引入混合溶劑法:以廉價水玻璃作為硅源，采用特殊工藝，實現(xiàn)了以有機試劑為主要溶劑制備納米多孔二氧化硅氣凝膠的新工藝。該工藝制備周期較短（相對于以水玻璃為前驅(qū)體的工藝），且成本低（相對于水玻璃一步溶劑交換．表面改性及以正硅酸四乙酯為硅源的工藝），所得氣凝膠參數(shù)如密度、比表面積、疏水性

3、等與二者類似。在大孔二氧化硅氣凝膠的制備方面，本文采用甲基三甲氧基硅烷為硅源，研究了溶劑交換工藝對氣凝膠性質(zhì)的影響，研究結果表明:在孔徑較大的前提下，采用正己烷交換乙醇的步驟對最后氣凝膠的性質(zhì)影響不大，所制備的大孔二氧化硅氣凝膠具有一定的柔韌性。不論是介孔還是大孔氣凝膠均疏水親油，對有機液體具有優(yōu)異的吸附能力。
　　由于氣凝膠的機械性能較差、無定形、易碎，本文采用聚氨酯海綿作為骨架增強材料，分別制備了納米孔及微米孔海綿增強二氧化硅

4、氣凝膠復合材料。制備的復合材料除了具備上述純氣凝膠的優(yōu)異特性之外，其機械性能也得到了大幅度提高，成型能力強。同時，該復合材料對有機液體的吸附能力強（0.7 ml/cm3以上）且可多次重復使用。
　　油水分離是氣凝膠材料的一個重要應用領域，但是目前使用氣凝膠作為分離材料的一個重要缺點在于分離效率低下，在兩次吸附之間需要有脫吸附過程，無法做到連續(xù)吸附。本文以海綿增強二氧化硅氣凝膠復合材料為基礎，將其連接自吸泵，研制了簡易連續(xù)吸附設備。