不同超临界干燥工艺制备SiO2气凝胶的研究

溶胶凝胶法制备SiO2工艺溶胶凝胶法是一种常见的材料制备方法，具有制备过程简单、产物纯度高、粒度均匀等优点。

在溶胶凝胶法制备SiO2工艺中，通过控制反应条件，可以制备出具有特定形貌、结构和性能的SiO2材料。

本文主要探讨了溶胶凝胶法制备SiO2工艺的过程、实验结果及其应用，分析了该方法的优势和不足，并提出了改进意见。

实验主要采用了硅酸酯、氢氧化钠、去离子水等原料，将硅酸酯和氢氧化钠按一定比例混合，搅拌均匀后加入去离子水，继续搅拌得到溶胶。

将溶胶在一定温度下干燥，得到干凝胶。

将干凝胶在高温下焙烧，去除有机物，得到最终的SiO2产物。

实验过程中，通过控制溶胶时间、固化温度等因素，制备了一系列不同工艺参数的SiO2样品。

采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对样品的物相、形貌和粒度进行了表征。

实验结果表明，通过控制溶胶时间、固化温度等因素，可以制备出具有不同形貌和粒度的SiO2材料。

当溶胶时间为60分钟、固化温度为400℃时，制备出的SiO2样品具有较高的纯度和良好的分散性。

XRD结果表明，制备的SiO2为结晶度良好的α-石英相。

SEM表征显示，该条件下制备的SiO2粒子呈球形，粒度分布较窄。

通过控制原料浓度、水解速率等因素，可以进一步调节SiO2的粒度和形貌。

通过溶胶凝胶法制备SiO2工艺，可以获得具有高纯度和良好分散性的SiO2材料。

实验结果表明，溶胶时间和固化温度是影响SiO2形貌和粒度的关键因素。

当溶胶时间为60分钟、固化温度为400℃时，制备出的SiO2样品具有最佳的性能。

然而，在实验过程中也发现了一些不足之处，如制备过程中有机物的挥发和残留可能会影响产品的纯度和性能。

为了提高制备效率和产品质量，建议在后续研究中可以对原料浓度、水解速率等参数进行更加深入的探讨，并尝试通过优化工艺流程和添加剂的使用来改善产品的性能。

还可以进一步拓展溶胶凝胶法制备SiO2工艺的应用领域。

由于SiO2具有优异的物理化学性能，如高透明度、低热膨胀系数等，可以将其应用于光学、电子、催化剂等领域。

Al2O3-SiO2气凝胶的常压制备和性能研究邢志祥;汪李金;张莹;顾凰琳;李锦春;杨克【摘要】以六水氯化铝(AlCl3·6H2O)、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法,经老化、常压干燥后,制备出块状乳白色的Al2O3-SiO2气凝胶.气凝胶经过不同温度煅烧处理后,分别进行SEM、TEM、XRD、BET、TG、红外分析等性能分析.结果表明Al2O3-SiO2气凝胶具有良好的热稳定性,SiO2在气凝胶中以不定形存在,Al2O3以针状或长条状的勃姆石(γ-AlOOH)存在,经600～1000℃煅烧后,转变为γ-Al2O3,当煅烧温度达到1200℃时,Al2O3与SiO2生成了莫来石相,抑制了γ-Al2O3向α-Al2O3转变.室温下,气凝胶比表面积为692.7 m2/g,孔洞分布均匀,孔隙率高.随着煅烧温度升高,比表面积、孔容在逐渐减小,孔径稍微增大,当煅烧温度达到1200℃时,气凝胶比表面积仍有67.3 m2/g.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2019(050)007【总页数】5页(P07085-07089)【关键词】Al2O3-SiO2气凝胶;常压干燥;热稳定性;性能分析【作者】邢志祥;汪李金;张莹;顾凰琳;李锦春;杨克【作者单位】常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州 213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】TQ127.20 引言易燃易爆化学品的广泛使用，给人们生产生活带来了极大的便利的同时也带来了一定的危险性。

化学品储罐火灾爆炸事故时常发生，如化学品储罐遭遇高温环境时，罐内介质温度和压力急剧上升，同时储罐强度会迅速下降，在一定条件下会发生爆炸，造成大量的人员伤亡、财产损失和环境污染[1-5]。

氧化镁气凝胶的制备工艺及应用现状摘要:随着高新技术的发展，SiO2气凝胶的研究拓展到Al2O3、ZrO2等氧化物气凝胶，但其耐高温性不足，抑制气凝胶在高温催化、高温热防护等领域应用。

氧化镁气凝胶因其耐高温、无毒、抗菌、催化和吸附等优异性能，但国内研究学者对其研究关注过少。

为深入研究MgO气凝胶制备工艺及应用进展，综述了MgO气凝胶的三种制备工艺镁醇盐法、环氧化合物法、复合改性法的现状，分析了制备工艺的机理、工艺参数对气凝胶的性能等影响，阐述了MgO气凝胶的应用进展，为后期新工艺的开发提供指导，有力推动MgO气凝胶基础研究向工业化应用的转变。

关键字:氧化镁；气凝胶；制备工艺；应用中图分类号： TB34 文献标志码：A氧化镁是环境友好型的弱碱，具有轻质、无毒无味、耐热耐腐蚀、吸附能力较高和缓冲性能较强等独特功能，广泛应用于环境保护[1-2]、催化吸附剂[3-4]等领域。

气凝胶具有高孔隙率、低声阻抗、低热导率、强吸附性等特性。

氧化镁气凝胶兼具MgO和气凝胶的独特性，同时具有耐高温、无毒、抗菌、催化、阻燃等优点。

目前，通过溶胶-凝胶、超临界干燥制备出高比表面积、耐高温的多孔氧化镁气凝胶，扩展其应用领域，成为近几年研究的热点。

与SiO2[5]、Al2O3[6]气凝胶合成方法相类似，MgO气凝胶可选有机镁盐和无机盐为前驱体，因促凝胶凝剂不同，反应机理和影响因素有所差异。

本文重点介绍了MgO气凝胶的制备方法、反应机理、原料种类、用量凝胶促进剂等对气凝胶的比表面积、凝胶时间的影响和改性方法，着重总结镁醇盐法、环氧化合物法的优缺点，从二元到三元复合改性进展，以望对氧化镁气凝胶的工业化应用研究有所裨益。

1镁醇盐法1.1反应机理镁醇盐法制备出具有纯度高、比表面积大、粒径分散均匀等优点的MgO气凝胶。

以有机镁盐为前驱体，经水解、缩聚反应，得到无序、连续网络骨架结构的醇凝胶，经陈化、超临界干燥等处理，得到MgO气凝胶。

水解反应是在非水溶液通过加水作为催化剂，镁醇盐R-O-Mg-O-R水解形成具有Mg-OH结构的羟基化过程。

二氧化硅气凝胶浆料
二氧化硅气凝胶浆料是一种新型的隔热材料，它以高性能SiO2气凝胶为主要原料，采用独有的特殊工艺，将疏水的SiO2气凝胶颗粒分散在水介质中，从而制备出具有高效隔热保温性能的浆料。

这种材料的特点是含有纳米级的孔结构，平均自由程小于空气分子，可以达到类真空的隔热效果。

此外，它还具有低导热、高阻燃、长寿命、耗损低、疏水性以及环境友好等特性。

1. 制备方法：二氧化硅气凝胶浆料的制备方法主要有溶胶-凝胶法、超临界干燥法、冷冻干燥法等。

其中，溶胶-凝胶法是目前最常用的一种制备方法，通过控制反应条件，可以得到具有不同结构和性能的二氧化硅气凝胶。

2. 应用领域：
（1）催化领域：由于二氧化硅气凝胶具有高比表面积和多孔结构，可以作为催化剂载体，提高催化剂的活性和选择性。

（2）吸附领域：二氧化硅气凝胶具有良好的吸附性能，可以用于吸附空气中的有害气体，如二氧化碳、硫化氢等，也可以用于水处理、废水处理等领域。

（3）隔热材料：由于二氧化硅气凝胶具有低密度和高比表面积，可以有效降低材料的热传导系数，因此可以作为高效的隔热材料。

（4）生物医药领域：二氧化硅气凝胶可以作为药物载体，实现药物的缓释和靶向输送。

（5）光学领域：二氧化硅气凝胶具有优良的光学性能，可以用于制备透明隔热材料、光学器件等。

3.研究进展：近年来，二氧化硅气凝胶的研究取得了很多进展，如通过掺杂金属离子、非金属元素等改善其性能；通过表面改性、功能化等方法提高其应用性能；通过纳米复合、杂化等方法制备新型二氧化硅气凝胶材料等。

气凝胶的简介摘要气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构, 并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。

近年来气凝胶研究得到了很大的发展, 本文对气凝胶的制备方法、结构与特性、应用前景等方面的研究进展作一简要的评述。

关键词气凝胶制备结构特性应用前景正文气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构, 并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。

早在三十年代初斯坦福大学Kistler[1]就已经通过水解水玻璃的方法制得了SiO2气凝胶,但由于这种方法的制备工艺复杂和产品纯化困难而未得到发展。

直到八十年代以后随着溶胶-凝胶法研究的深入和超临界干燥技术的逐步完善, 使构成气凝胶的固体微粒更趋于细化, 微孔分布更趋于均匀, 从而使材料的密度更低,孔隙率更高。

目前的气凝胶主要是指一种以纳米量级超细微粒所聚集成的固态材料, 其孔隙率可达80～99.8%,孔洞尺寸一般在1～100nm之间,而密度变化范围可达3～600kg·m- 3。

气凝胶结构的特异性和诱人的应用前景, 引起化学家、物理学家、材料学家等的高度重视, 在美国气凝胶研究被列为九十年代十大热门科学技术之一。

本文将对气凝胶的制备方法、结构与特性、应用前景等方面的研究工作进行总结并作适当的评述。

1 制备方法气凝胶的制备通常由两个过程构成, 即溶胶-凝胶过程和超临界干燥。

迄今为止已经研制出的气凝胶有数十种, 它们分为单组分气凝胶如SiO2、Al2O3、V2O5、TiO2等, 多组分气凝胶如Al2O3/SiO2、TiO2/SiO2、Fe/SiO2、Pt/TiO2、(C60/C70)-SiO2、CaO/MgO/SiO2等, 有机气凝胶如RF、MF等和碳气凝胶。

1.1 溶胶-凝胶过程气凝胶的多孔网络结构首先由溶胶-凝胶过程形成, 即以金属有机化合物为母体, 在一定条件下通过水解-缩聚反应形成具有空间网络结构的醇凝胶。

. 气凝胶市场调研报告 一、概述 二氧化硅气凝胶是一种合成的无定形硅胶， 与结晶硅胶显著不同。 硅胶分子由一个硅原子和两个氧原子构成。如下图所示， 硅胶有两种基本形式：无定形硅胶和结晶硅胶。如果硅胶分

子排列整齐并且形成可重复样式， 则为结晶硅胶。 如果硅胶分子排列不整齐， 则为无定形硅胶。

两种不同气凝胶产品的扫描电子显微镜（ SEM）图像显示，气凝胶存在无定形特性。粉末 X

光衍射没有发现可测量的结晶成分。在超过 1200℃（显著高于气凝胶材料的最高使用温度） 时，气凝胶会转换为结晶相。

二氧化硅气凝胶又被称作 “蓝烟 ”、“固体烟 ”，是目前已知的最轻的固体材料，也是迄今为止 保温性能最好的材料。因其具有纳米多孔结构（ 1~100nm ）、低密度（ 3~250kg/m 3）、低介 电常数（ 1.1~2.5）、低导热系数（ 0.013~0.025W/(m · k)）、高孔隙率（ 80~99.8%）、高比 表面积（ 500~1000m 2/g ）等特点，在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质，在 航天、军事、石油、化工、矿产、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨 大的应用价值，被称为 “改变世界的神奇材料 ”。 气凝胶于 1931年在美国发明。 目前气凝胶全球重点发展区域主要集中在美国、 德

国、英国，其中，依托强大的技术开发实力和新产品开发力度，美国的应用领域 尤为突出和领先。 在高性能气凝胶应用方面， 美国已经成功应用于航空航天、 新 能源、建筑以及高级体育用品 等方面。我国在气凝胶研究和开发方面尚属早期阶段，主

要集中在附加值较高的航空航天、 医药等方面， 众多领域仍属空白。 目前国际上关于气凝胶 材料的研究工作主要集中在德国的维尔茨堡大学、 BASF公司、美国的劳伦兹· 利物莫尔国家 实验室、桑迪亚国家实验室，法国的蒙彼利埃材料研究中心， 日本高能物理国家实验室，美 国阿斯彭气凝胶技术有限公司等。 国内主要集中在同济大学波尔固体物理实验室、 浙江省绍

二氧化硅气凝胶的生产及应用现状二氧化硅气凝胶是一种具有广泛应用前景的新型材料，其独特的物理和化学性质使其在许多领域具有重要应用。

本文将介绍二氧化硅气凝胶的生产工艺、应用领域、现状分析以及创新点，以全面了解其重要性和应用价值。

二氧化硅气凝胶的生产工艺主要包括以下三种：溶胶-凝胶法：将硅酸盐溶液通过物理或化学作用形成凝胶，然后进行热处理得到二氧化硅气凝胶。

该工艺操作简单，但生产周期较长，成本较高。

直接合成法：在高温高压条件下，通过气相反应直接合成二氧化硅气凝胶。

该工艺具有生产周期短、成本低等优点，但需要严格的反应条件和设备。

模板法：利用特定模板剂的作用，在凝胶网络中引入孔洞，然后去除模板剂并热处理得到二氧化硅气凝胶。

该工艺操作简单，但需要选择合适的模板剂并严格控制模板剂的用量。

二氧化硅气凝胶在许多领域具有重要应用，以下是其中几个领域：空气净化：二氧化硅气凝胶具有很高的比表面积和孔容，可以吸附和过滤空气中的有害物质，如甲醛、苯等有机挥发性气体。

隔音：二氧化硅气凝胶具有很好的隔音效果，可以被应用于建筑、交通工具等领域的隔音材料。

隔热：二氧化硅气凝胶具有很高的热导率，可以被应用于隔热材料中，如航天器、高温炉等高温领域。

结构加固：二氧化硅气凝胶具有很好的强度和稳定性，可以作为结构加固材料应用于土木工程、石油化工等领域。

目前，二氧化硅气凝胶的生产和应用仍处于不断发展和完善阶段。

在市场前景方面，随着人们对环保和节能要求的不断提高，二氧化硅气凝胶的市场需求将会持续增长。

在竞争格局方面，尽管国内外有许多企业都在研究和生产二氧化硅气凝胶，但大多数企业规模较小，技术水平不高，缺乏核心竞争力。

在技术水平方面，二氧化硅气凝胶的生产工艺仍存在生产周期长、成本高等问题，需要进一步优化和改进。

为了推动二氧化硅气凝胶的发展和应用，以下创新点值得：新型生产工艺：探索新型的二氧化硅气凝胶生产工艺，降低生产成本，提高产量和品质。

复合材料：将二氧化硅气凝胶与其他材料复合，制备出具有更多功能的复合材料，以满足不同领域的需求。

气凝胶的制作方法气凝胶是一种具有微孔结构、低密度、高比表面积和优异的物理、化学和机械性能的材料。

它的制备方法多种多样，其中最常见的是溶胶-凝胶法、超临界干燥法、热解法和模板法等。

本文将以溶胶-凝胶法为例，介绍气凝胶的制备方法及其工艺流程。

一、溶胶-凝胶法制备气凝胶溶胶-凝胶法是一种将溶胶转变为凝胶的化学方法，溶胶是指由溶剂中分散的微小颗粒或分子，凝胶是指由溶胶形成的三维网络结构。

利用这种方法可以制备出具有不同微观结构和化学组成的气凝胶。

二、制备工艺流程1. 溶胶制备首先，选择适当的溶剂和溶质，并在适当的条件下进行混合，形成均匀的溶胶。

通常情况下，我们可以选择水、乙醇、正丁醇、异丙醇、甲醇等作为溶剂，而硅酸酯、钛酸酯、铝酸盐等则是常用的溶质。

2. 凝胶制备将制备好的溶胶转化为凝胶。

这一步需要加入催化剂、酸、碱、盐等物质，使得溶胶分子发生交联反应，形成凝胶。

同时，需要控制反应条件，如温度、时间、pH值等，以获得所需的凝胶性质。

3. 去除溶剂将凝胶中的溶剂去除，以便形成孔隙结构。

通常采用的方法有自然干燥、真空干燥、冷冻干燥等。

其中，真空干燥是一种最常用的方法，它可以在低温下将溶剂蒸发出来，从而保持凝胶的结构完整性。

4. 热处理对于一些需要特殊性质的气凝胶，还需要进行热处理。

这一步可以通过控制温度、时间等参数来调节气凝胶的晶体结构、孔径大小等性质。

三、气凝胶的应用气凝胶具有广泛的应用前景，它可以用于隔热、吸附、催化、传感等领域。

例如，将气凝胶用于建筑隔热材料中，可以有效地降低能耗和环境污染；将气凝胶用于吸附材料中，可以用于气体分离、水处理、储能等方面；将气凝胶用于催化剂中，可以提高反应速率和选择性等。

四、总结溶胶-凝胶法是一种制备气凝胶的常用方法，它可以通过控制反应条件和热处理等参数来调节气凝胶的性质。

气凝胶具有广泛的应用前景，在能源、环保、生物医学等领域都有重要的应用价值。

未来，随着制备技术的不断发展和完善，气凝胶在更多领域将发挥更为重要的作用。