硅氣凝膠的制備、表征及其性能研究.pdf

1、由于SiO2氣凝膠具有低密度、高比表面和高孔隙率的納米多孔材料的優(yōu)秀品質(zhì),使其在熱學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)、催化劑及其藥物載體等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF),丙三醇(GLY),聚乙二醇(PEG400)為干燥控制化學(xué)添加劑(DCCA),以無水乙醇(EtOH)/六甲基二硅氮烷(HMDZ)/正己烷(Hexane)為溶劑交換與表面改性試劑,對SiO2氣凝膠合成中的

2、“一步溶劑交換與表面改性”新工藝,首次進行了探索。
　　 實驗中以氣凝膠的穩(wěn)定性、振實密度、接觸角以及比表面(BET)等項目作為產(chǎn)品的性能指標(biāo)；以傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、熱重-差示(TG-DSC)以及場發(fā)射掃描電鏡(F-SEM)作為產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)指標(biāo)；分別考察了DCCA的種類和用量、EtOH/HMDZ的摩爾比、HMDZ/Hexane的體積比等因素對產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)的影響。并以產(chǎn)品對甲基橙和亞甲基藍的吸

3、附性能為標(biāo)準(zhǔn),考察了SiO2氣凝膠的吸附應(yīng)用性能。
　　 結(jié)果表明,溶膠凝膠一步溶劑交換與表面改性制備SiO2氣凝膠的最佳工藝條件為:以DMF為DCCA,n(DMF)/n(TEOS)和n(EtOH)/n(HMDZ)的最佳摩爾比分別為0.2和0.8,V(HMDZ)/V(Hexane)的最佳體積比為0.1。所得產(chǎn)品SiO2氣凝膠的密度為130kg/m3,比表面積為842.63m2/g,產(chǎn)品粒徑約為15nm,孔徑分布在2～150nm,

4、并具有良好的疏水性能。在45℃條件下,產(chǎn)品對甲基橙的最大吸收率為18.5％；產(chǎn)品對亞甲基藍的最大吸附率為98.8％。
　　 此外,本文還合成了六鈦酸鉀晶須摻雜SiO2氣凝膠,考察了不同摻雜量對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和隔熱性能的影響。結(jié)果表明,在不破壞SiO2氣凝膠原有微觀結(jié)構(gòu)摻雜量的前提下,隨著摻雜量的增大,產(chǎn)品的隔熱性能有所增強。
　　 綜上所述,用“一步法”制備的SiO2氣凝膠性能優(yōu)越,與“多步法”相當(dāng),但將生產(chǎn)周期從原來的6天縮