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学 年 论 文题目： SiO 2气凝胶的研究现状与应用学 生： 房斯曼学 号： 200902010204院 （系）：材料科学与工程学院专 业： 材 料 化 学指导教师： 李 翠 艳2012年 6 月 1 日SiO2气凝胶的研究现状与应用材化092 班###指导老师：李##(陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021）摘要:本文从二氧化硅的研究历史和现状出发，从制备方法、干燥工艺、性能与应用领域等方面综述了二氧化硅气凝胶的研究进展，并对二氧化硅气凝胶的发展前景进行了展望。
关键词:二氧化硅气凝胶，制备，干燥，应用Current Research and Applications of SilicaAbstract: The article reviewed the latest development and the history of the research of silica aerogel, summarized the progress of the silica aerogel research in the aspects of preparation methods, drying technologies, properties and current application. And the article also looks forward to the development prospect of silica aerogel.Keywords: silica aerogel, preparation, drying, application0 前言二氧化硅气凝胶是在保持胶体骨架结构完整的情况下，将胶体内溶剂干燥后的产物,它问世于1931年，美国科学家首先由斯坦福大学的S．S．Kistler制得了二氧化硅气凝胶。
1966年J．B．Peri利用硅酯经一步溶胶—凝胶法制备出氧化硅气凝胶，从而使材料的密度更低，进一步推动了气凝胶研究的进展。
常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺研究1. 引言1.1 研究背景二氧化硅气凝胶是一种广泛应用于吸附、隔热、隔声等领域的功能材料。
其具有高比表面积、低密度、良好的介电性能和热稳定性等优点，因此受到了广泛关注。
常压干燥是一种常用的制备气凝胶的方法，可以在常温下通过蒸发溶剂将胶体颗粒形成多孔结构，得到气凝胶材料。
常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺存在着一定的问题和挑战，如颗粒聚集、孔隙结构不均匀等。
有必要对常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺进行深入研究，以提高气凝胶材料的性能和稳定性，拓展其应用领域。
本研究旨在探讨常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺，分析其影响因素，优化制备工艺，并展望其在吸附、隔热等方面的应用前景。
【研究背景】1.2 研究目的研究目的是通过常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺研究，探索优化制备工艺，提高气凝胶的制备效率和性能，并应用于更广泛的领域。
具体来说，研究目的包括以下几个方面：研究常压干燥制备二氧化硅气凝胶的方法和工艺参数，寻找最佳制备工艺，提高气凝胶的制备效率和品质；对制备的气凝胶进行性能表征，包括孔结构、比表面积、孔径分布等，从而了解气凝胶的物理和化学性质；分析影响气凝胶性能的因素，如原料选择、干燥条件等，并进行优化工艺，进一步提高气凝胶的性能和稳定性；展望二氧化硅气凝胶在储能、传感、隔热等领域的应用前景，为其产业化和商业化提供技术支持和发展方向。
【2000字】.2. 正文2.1 制备方法常压干燥制备二氧化硅气凝胶的制备方法主要包括溶胶凝胶法和超临界干燥法两种。
溶胶凝胶法是指将硅源溶解于适量的溶剂中，加入催化剂和控制剂，经过酸碱中和、定向水解和缩聚，形成二氧化硅溶胶。
随后，将溶胶经过成型和固化处理，得到凝胶体。
进行干燥处理，得到二氧化硅气凝胶制品。
而超临界干燥法则是将溶胶体直接置于高压高温的超临界条件下，采用超临界流体作为介质，利用超临界流体的溶解能力将溶剂从凝胶中溶解出来，实现非常快速的干燥过程。
二氧化硅气凝胶的研究现状与应用解读首先，二氧化硅气凝胶的制备方法可以分为溶胶-凝胶法、超临界干燥法和模板法等。
溶胶-凝胶法是最常用的方法，通过水合胶体的成核、生长和凝胶化步骤制备气凝胶。
超临界干燥法是通过将溶胶凝胶体在超临界条件下进行干燥，得到具有高孔隙率和低表面积的气凝胶。
模板法是在胶体溶液中加入模板分子，通过模板的自组装和胶凝体的沉积制备气凝胶。
二氧化硅气凝胶的应用领域十分广泛。
首先，在能源领域，二氧化硅气凝胶具有优异的隔热性能和孔结构，可用于制备超级电容器和锂离子电池的电解质和隔热层。
其次，在环境污染治理方面，二氧化硅气凝胶具有高吸附性能和可控的孔结构，可用于吸附和分离有机染料、重金属离子和有害气体等。
此外，二氧化硅气凝胶还可用于催化剂的载体、气相催化反应的催化剂和光催化材料的制备。
在生物医学领域，二氧化硅气凝胶因其生物相容性和孔隙结构可用于药物缓释、组织工程、抗菌和生物传感器等。
最后，在传感器领域，二氧化硅气凝胶作为传感器的敏感材料具有高灵敏度、选择性和稳定性，可用于检测环境污染物、生物标志物和爆炸物等。
目前，二氧化硅气凝胶的研究重点主要集中在以下几个方面。
首先，通过调控溶胶-凝胶法、超临界干燥法和模板法等制备方法，改善气凝胶的孔结构和特性。
其次，通过表面修饰、包覆和掺杂等方法，提高气凝胶的吸附性能、光催化性能和生物相容性。
此外，研究者还致力于开发新型的气凝胶材料，如有机-无机复合材料和纳米复合气凝胶材料等。
最后，将二氧化硅气凝胶与其他材料结合使用，如聚合物、金属和碳材料等，以进一步拓展其应用领域和提高性能。
综上所述，二氧化硅气凝胶具有广泛的应用前景，并且在能源储存、环境污染治理、生物医学和传感器等领域已取得了一系列研究进展。
随着制备方法的改进和表面修饰的优化，二氧化硅气凝胶有望在更多领域发挥重要作用。
常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺研究【摘要】本文主要研究了常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺。
通过分析常压干燥工艺流程、影响因素、工艺优化探讨、气凝胶性能测试和干燥效果比较，得出了制备气凝胶的最佳工艺参数。
实验结果表明，优化后的工艺能够制备具有优良性能的二氧化硅气凝胶。
对常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺进行了总结，并展望了其在未来的应用前景。
本研究有助于推动气凝胶材料在各个领域的应用和发展。
【关键词】常压干燥、二氧化硅气凝胶、制备工艺、影响因素、工艺优化、性能测试、干燥效果、结论、展望、应用前景1. 引言1.1 背景介绍二氧化硅气凝胶是一种具有微孔结构和极低密度的固体材料，具有优异的绝热性能、吸附性能和光学性能，在航空航天、能源领域、制冷保温等方面有广泛的应用。
常压干燥制备二氧化硅气凝胶是一种简单、经济的制备方法，其通过溶胶-凝胶法制备溶胶，再经过固定化剂交联、稀释和干燥等步骤得到气凝胶产品。
常压干燥工艺相对于高温高压干燥工艺来说，操作简单，能够保留原料的微观结构，提高气凝胶的物性性能。
由于常压干燥工艺具有便捷性和经济性，因此对其进行深入研究，探索其制备二氧化硅气凝胶的工艺参数和性能优化具有重要意义。
本文旨在通过对常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺进行研究，为其在实际应用中提供更好的参考和指导。
1.2 研究目的本研究旨在探究常压干燥制备二氧化硅气凝胶的工艺，通过对不同工艺参数的调节和优化，实现对气凝胶性能的提升和干燥效果的改进。
具体目的包括以下几点：1. 确定常压干燥工艺流程，建立稳定的制备方法；2. 分析影响气凝胶品质的关键因素，寻找最佳制备条件；3. 探讨工艺优化的可行性，提高气凝胶的比表面积和孔隙结构；4. 对制备的气凝胶进行性能测试，评估其吸附性能和力学性能；5. 对常压干燥和其他常见干燥方法进行比较，探讨其优劣势及适用范围。
通过以上研究目的，旨在为常压干燥制备二氧化硅气凝胶提供更科学、更有效的工艺方法，并为气凝胶在吸附材料、隔热材料等领域的应用奠定基础。
SiO2气凝胶吸附材料研究进展颜大伟;程东祥;陈静【摘要】SiO2的气凝胶由于其特殊结构和性能，被广泛应用于各个领域。
本文首先阐述了气凝胶的概念和内涵并对SiO2气凝胶的制备流程，包括混合、溶胶—凝胶、老化、干燥等步骤进行了介绍。
在此基础上综述了SiO2气凝胶作为吸附材料的应用，包括吸附性能、吸附机理和吸附动力学等方面，研究表明SiO2气凝胶对有机污染物和油脂类物质具有良好的吸附效果，也为今后处理废水和溢油事故等提供了新的思路。
%SiO2 aerogels are widely used in various fields due to its special structure and properties.The concept and connotation of the aerogels were expounded and its preparation processes, including mixed, sol-gel, aging, drying and other steps, were introduced.On the basis of reviewed the application of SiO2 aerogels as adsorption material, including adsorption, adsorption mechanism and adsorption kinetics, etc., studies showed that SiO2 aerogels for organic pollutants and oil kind material had good adsorption effect, and provided a new train of thought for processing waste water and oil spill accidents in the future.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】3页(P70-72)【关键词】SiO2 气凝胶;吸附材料;研究进展【作者】颜大伟;程东祥;陈静【作者单位】南京交通职业技术学院，江苏南京211188;南京交通职业技术学院，江苏南京 211188;南京交通职业技术学院，江苏南京 211188【正文语种】中文【中图分类】TQ170.9气凝胶由凝胶而来，凝胶通常是由金属的烷氧基化合物、易水解的金属化合物经水解缩聚反应形成的骨架结构。
二氧化硅气凝胶隔热复合材料的制备与性能的研究The preparation of silica aerogel insulation composite material and performance research内容摘要采用正硅酸乙酯(TEOS)、去离子水(H2O)为原料，乙醇(EtOH)为溶剂，硝酸(HNO3)、氨水(NH3·H2O)为催化剂，无机纤维为增强相，通过溶胶-凝胶工艺、超临界流体干燥工艺制备出纳米多孔 SiO2气凝胶隔热复合材料。
利用 FT-IR、FE-SEM、BET、隔热效果测试装置、平板导热仪等研究其组成、微观结构和性了纤维增强气凝胶的隔热机理和力学机制，测试了材料的各种应用性能和加工性能，并制备了隔热构件进行实际考核。
气凝胶；复合材料；超临界干燥；疏水关键词：SiO2AbstractUsing ethyl orthosilicate (TEOS), deionized water (H2O) as raw material, ethanol (EtOH) as solvent, nitric acid (HNO3), ammonia (NH3 · H2O) as catalyst, inorganic fiber as reinforced phase, through sol-gel process and supercritical fluid drying process was prepared nano porous SiO2 aerogel insulation materials. Using FT - IR, FE - SEM, BET and insulation test device, plate thermal conductivity apparatus to study the composition, microstructure and the mechanism of fiber reinforced aerogel insulation and mechanical mechanism, test application properties and processing properties of the material, and the preparation of the actual assessment of heat insulation component.Keywords：silica aerogel；c omposite materials；s upercritical drying；hydrophobic二氧化硅气凝胶隔热复合材料的制备与性能的研究气凝胶是一种轻质纳米级多孔材料，其孔隙率可高达98%，特殊的纳米结SiO2构使其拥有多种优越的性能，比如：高的比表面积、低热导率、低介电常数以及低密度等，使其在保温隔热、声学隔音以及催化等领域具有很广阔的应用前景。
摘要气凝胶是一种由纳米粒子所组成的多孔网络结构，其孔隙率可以高达85%-95%，同时在其网络中充满气态分散介质的固体材料。
由于其独特的结构使得气凝胶具有高比表面积、低密度、低热导率等特点，而这些特点使其在热学、声学、催化科学方面有着广泛的应用。
本文以硅溶胶为原料，采用乳液成球法和溶胶凝胶法相结合，通过常压干燥的方法制备出了二氧化硅气凝胶微球，采用了扫描电镜、傅里叶红外光谱和BET等测试对所制备的二氧化硅气凝胶微球的形貌和性能进行了分析。
通过前期实验和相关的乳液法的理论，确定了所使用的复合乳化剂为span 80和tween 80，复合乳化剂的浓度为0.30 g/mL，同时研究了水油比、乳化剂配比、搅拌速率对气凝胶微球的粒径和形貌的影响，确定了制备二氧化硅气凝胶微球所需的最佳水油比为0.1-0.4，最佳搅拌速率为300-500r/min。
通过XRD、SEM、FTIR、N2吸附等测试方法对二氧化硅气凝胶微球的物相、疏水性能、表观结构和孔结构进行了分析，得出了以下结论：实验所制备出的二氧化硅气凝胶微球属于非晶体、具有亲水性，其粒径分布在5-20µm之间，此种方法所制备的气凝胶比表面积较小，最大为451 m2/g，孔分布集中在20-40nm之间。
采用混合表面改性剂对所制备的二氧化硅气凝胶微球进行表面改性，研究了TMCS/MTMS、TMCS/HMDSO、MTMS/HDMSO三种混合表面改性剂的体积比、改性时间、改性温度对气凝胶微球密度和比表面积的影响。
结果表明使用混合表面改性剂比不使用表面改性剂所制得的气凝胶比表面积有所提高，表明其性能较好。
使用HMDSO/TMCS混合表面改性剂改性可以得到比表面积较高的气凝胶，当TMCS体积分数在60%时，其密度最低，最低为0.106 g/cm3，比表面积为660.65 m2/g，此时的表面改性温度为60°C，同时也能看出经过改性的气凝胶微球其孔径分布比未改性的气凝胶孔径分布要宽，说明改性的气凝胶能很好的保持气凝胶的纳米孔洞结构。
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与
吸附应用研究共3篇
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究1
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究
气凝胶一词源自于“aerogel”，是指以大量的气体分布在凝
胶空隙中，形成一种具有极低密度、高孔隙率和高比表面积的固体材料。
其中，二氧化硅气凝胶以其良好的物理、化学特性和广泛的应用领域备受关注。
本文将介绍二氧化硅气凝胶的制备方法及其在各个领域中的应用。
二氧化硅气凝胶的制备方法主要有超临界干燥法、溶胶-凝胶
法和湿化减胶法等。
超临界干燥法在高温高压的条件下通过液态二氧化硅的物理变化实现气凝胶的制备，具有工艺简单、制备时间短和制备成本低等特点；溶胶-凝胶法通过物理或化学
反应形成透明的凝胶体，再进行干燥制备气凝胶。
其中，溶液浸渍法是一种简单有效的制备气凝胶的方法，它首先将硅源溶解成某一浓度的溶液，然后将材料浸泡在溶液中，最终经过煅烧得到气凝胶。
湿化减胶法以硅源和特殊的聚合物为原料，在液相中形成凝胶，再通过严格的热处理和气相转化得到气凝胶。
此外，常温干燥和冻干等方法也可制备气凝胶。
气凝胶具有很高的比表面积和孔隙的联通性，并且可以通过改变它的孔隙结构调控其吸附能力，因此气凝胶也广泛应用于吸附材料的制备。
例如，二氧化硅气凝胶可以在大气压下吸附一
系列气体，如一氧化碳、二氧化碳、氮气和甲醛等。
在催化剂的制备中，二氧化硅气凝胶与其他物质复合制备的催化剂表现出了更优秀的催化活性和稳定性，如铂-二氧化硅气凝胶催化
剂在醇类氧化反应中表现出了良好的催化性能。
在环境治理领域，二氧化硅气凝胶还可以作为污染物吸附剂，例如硅凝胶改性后可以有效吸附水中的重金属离子，净化水质。
除了作为纯净材料外，二氧化硅气凝胶也经常与其他材料复合制备，以实现更好的吸附性能。
例如，铁掺杂二氧化硅气凝胶在吸附五氯酚方面表现出更高的吸附性能；杂化气凝胶中加入不同种类的有机物可以增加其吸附性能。
综上所述，二氧化硅气凝胶具有很高的比表面积和孔隙的联通性，并且可以通过改变其孔隙结构调控其吸附能力。
因此，它可广泛应用于吸附材料、催化剂和环境治理等领域中。
越来越多的研究集中在气凝胶的制备及其吸附性能，以期在各个领域中实现更广泛的应用
总之，作为一种具有高表面积和孔隙性质的材料，二氧化硅气凝胶在吸附材料、催化剂和环境治理等领域中拥有广泛的应用前景。
它的孔隙结构可通过预凝胶体的制备条件和后续处理方式进行调控，从而实现对各种物质的高效吸附和催化反应。
虽然还存在一些挑战，如制备工艺改进和复合材料的性能优化等，但随着技术的不断发展，相信气凝胶的应用前景将越来越广阔
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究2
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究
二氧化硅气凝胶是一种高分子聚合物材料，因其令人难以置信的高吸附性能和大比表面积，正变得越来越受到广泛关注。
本文将介绍二氧化硅气凝胶的制备工艺及其吸附应用研究，并着重讨论其复合材料的应用。
二氧化硅气凝胶的制备工艺
二氧化硅气凝胶的制备工艺包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、离子交换法、区域固化法、均相共沉淀法、反相微乳化法等几种方法。
其中，溶胶-凝胶法是制备二氧化硅气凝胶最经典、
最常用的方法。
通过这种方法，首先是将硅源与溶剂混合，形成溶胶，然后在特定条件下凝胶化，形成固体凝胶，之后进行干燥处理即可得到二氧化硅气凝胶。
超临界干燥法属于一种绿色制备技术，其制备过程中不需要有机溶剂，而是采用超临界CO2作为介质，使得制备过程更为环保。
不过，该方法制备的二氧化硅气凝胶化时间较长，需要约12至24小时才能完成。
离子交换法是通过长度可调控的有机胶束作为硅源方案，在二元溶液中利用反应后产生的硅酸根离子和胶束表面上的阳离子通过化学反应，使得溶液中出现凝胶的过程。
该方法在制备二氧化硅气凝胶方面具有灵活性和可控性。
区域固化法将复杂有机物和无机源反应到空心胶微球的表面，形成了具有凝胶结构的微球颗粒并通过还原剂还原，最终制备出了具有高比表面积的二氧化硅气凝胶。
均相共沉淀法是通过控制反应温度和pH值，使得硅源与醇形
成均相体系，经过一定时间的反应后产生凝胶的过程。
经过多次水提取、干燥，即可得到二氧化硅气凝胶。
反相微乳化法是将硅源加入到某种具有几何形状的重要反相微乳化液中，在特定条件下得到凝胶化产物，从而制备出二氧化硅气凝胶。
吸附应用研究
二氧化硅气凝胶由于其高比表面积以及大孔道结构，因此具有超高的吸附能力，可应用于各种领域。
例如，吸附甲醛、苯酚、重金属、放射性物质、油脂等有害物质。
同时，二氧化硅气凝胶的可再生性能也使其具有很好的经济效益。
与此同时，二氧化硅气凝胶的改性是一种促进其吸附性能提高的有效方法。
例如，通过混合其他材料，如石墨烯、纳米
TiO2等重要材料，制备二氧化硅气凝胶的复合材料，可以提
高其吸附特性。
复合材料的制备和性能改良成为二氧化硅气凝胶研究的重要工作之一。
结论
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究具有广泛的应用前景。
在制备工艺方面，比较经典的方法是溶胶-凝胶法。
而在吸附应用研究方面，不能忽视复合材料的应用，可以通过
石墨烯、纳米TiO2等重要材料的混合，提高二氧化硅气凝胶
复合材料的吸附性能，使其不断适应新的应用领域
综合来看，二氧化硅气凝胶及其复合材料的制备和应用研究具有很高的应用价值和前景。
溶胶-凝胶法和反相微乳化法是二
氧化硅气凝胶制备的两种经典方法。
而通过混合其他材料来制备复合材料，可以提高二氧化硅气凝胶的吸附能力。
二氧化硅气凝胶对于有害物质的吸附能力得到广泛认可，并可以应用于甲醛、苯酚、重金属、放射性物质、油脂等领域，同时具有可再生性能。
未来，我们可以继续研究二氧化硅气凝胶的制备方法，不断开发其在新领域的应用，为环保做出更大的贡献
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究3
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究
近年来，随着环保意识的不断提高，人们对于吸附材料的需求也越来越高。
二氧化硅气凝胶是一种高效的吸附材料，其独特的孔结构和表面化学性质使其在环境治理、制备复合材料等方面具有广阔的应用前景。
本文将介绍二氧化硅气凝胶的制备方法以及其在吸附等领域的应用情况。
一、二氧化硅气凝胶制备方法
二氧化硅气凝胶制备的一般步骤包括溶胶制备、凝胶制备、干燥和碳化等。
其中，溶胶制备是制备高质量气凝胶的关键步骤。
通过调节溶液组成、酸度、温度等因素，可以控制二氧化硅气凝胶的孔结构和性质，从而实现对其吸附性能的优化。
常见的制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。
溶胶-凝胶法是制备二氧化硅气凝胶的主要方法之一。
其基本过程为:将硅源、酸催化剂和水混合得到单组分的溶胶;在其它添加剂的作用下形成凝胶;在高温下干燥凝胶;再经过升温、碳化等处理，最终得到二氧化硅气凝胶。
溶胶-凝胶法制备的二氧化硅气凝胶性质优良、孔径大小可调，从而使其吸附性能得到更好的控制。
二、二氧化硅气凝胶的应用
1、环境治理方面
随着工业化和城市化的发展，环境污染愈加严重。
二氧化硅气凝胶以其良好的吸附性能，常常被用于大气和水体中污染物的去除。
二氧化硅气凝胶具有比表面积大、孔径小、高度分散等优异特性，可以高效地吸附有机污染物、重金属离子、微生物等多种污染物。
同时，气凝胶的自身材料也无毒无害，不对环境造成二次污染。
2、复合材料方面
由于二氧化硅气凝胶的孔隙率高，表面积大，以及化学活性强等特性，在复合材料领域中具有广阔的应用前景。
将二氧化硅气凝胶与聚合物、纳米颗粒等材料制备成复合材料，可以有效提高复合材料的性能，例如增强复合材料的绝热性、抗压性和韧性等。
同时，该材料还被用作辐射屏蔽材料、隔热材料等方面，应用领域非常广泛。
三、总结
二氧化硅气凝胶作为一种高质量的吸附材料，其制备方法多样，其应用领域也非常广泛。
具有良好的环境适应性以及吸附效能，能够满足各种不同环境中的需求。
同时，气凝胶的能够与其它材料制备成复合材料，扩大了其应用领域和能力，加速了实际应用的发展速度。
通过更加精细的制备工艺和更加系统的研究，二氧化硅气凝胶有望在未来的吸附领域中取得更大的突破和进展
综上所述，二氧化硅气凝胶作为一种高效的吸附材料，在环境治理和复合材料等领域中有着广泛的应用前景。
其制备方法多样，具有优异的吸附性能和与其他材料制备成复合材料的能力。
随着制备工艺的不断进步和应用研究的深入开展，二氧化硅气凝胶的应用领域将会进一步扩大，为环境保护和材料科学等领域的发展提供更多可能。
