超临界干燥法制备SiO2气凝胶的研究

通过溶胶－凝胶法和超临界干燥技术制得了ＳｉＯ２气凝胶，研究了溶液的ｐＨ值对凝胶时间及气凝胶密度的影响，应用ＸＲＤ、ＳＡＸＳ、ＴＥＭ和等方面对气凝胶样品的结构进行了初步研究，结果表明，ＳｉＯ２气凝胶是连续网络的非晶态纳米多孔固体，其基本粒子的平均直径约１０ｎｍ．     

气凝胶制备进展及其在催化方面的应用

气凝胶是一种具有奇异性的新材料，近年来一直受到科技界的广泛重视，本文回顾了气凝胶的制备历程，综述了气凝胶的制备方法，基本特点及其在催化领域内的应用，并对今后的研究方向做了预测。     

气凝胶微球的制备和应用

与传统的块状气凝胶不同,气凝胶微球是一种具有独特结构的新材料。它既由纳米级材料构建,又有微米级尺寸,同时还具备气凝胶特有的热、声、光、电性质和复杂的三维网络拓扑结构,在生物医药、环境修复、功能性载体、能源存储和转化等领域具有广泛的应用潜力。近年来,国内外关于气凝胶微球的研究进展迅速,但关于气凝胶微球的综述还没有报道。本文结合气凝胶微球领域最新的研究进展,从气凝胶微球的制备方法、种类以及不同种类的气凝胶微球在环境、医药、能源领域的应用等方面进行了综述。     

二氧化硅气凝胶在保温隔热领域中的应用

二氧化硅(SiO_2)气凝胶是通过使用气体来置换湿溶胶中的液体,从而得到一种结构可控的新型轻质纳米多孔固态材料.SiO_2气凝胶材料与其他保温隔热材料相比,具有较低的导热系数(≈0.013 W/(m·K))和较高的透明性,在保温隔热领域中开发潜力巨大,有望替代传统的保温隔热材料.尽管气凝胶目前的成本高于传统的隔热材料,但是我们相信通过科学家和工程学家的不断努力,气凝胶的生产成本会被不断的降低,最终遍及世界各地.本文作者综述了SiO_2气凝胶材料在隔热领域的多种应用形式,介绍了目前国内外气凝胶公司研发产品情况以及实际应用案例.     

基于普通酚醛树脂有机气凝胶的高效制备与研究

基于普通线性酚醛树脂体系,采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了酚醛树脂有机气凝胶.通过调节交联剂——六亚甲基四胺(HMTA)的浓度对酚醛树脂有机气凝胶的微观孔结构进行优化,减小溶剂在干燥过程中的毛细作用力,采用常压干燥的手段即可得到较小收缩率、较强骨架强度的有机气凝胶.详细研究了交联剂(HMTA)用量对有机气凝胶内部微观孔结构/形貌、表观密度、热稳定性、力学性能等方面的影响.孔结构与微观形态研究结果表明,随着HMTA浓度的减小,有机气凝胶平均孔径减小,比表面积增加,在较低交联剂浓度下,平均孔径达到100 nm,并且孔径分布均匀,内部聚合物有机骨架完好.纳米尺度的孔径和均匀的孔径分布能够显著提高有机气凝胶的骨架稳定性,与微米尺度孔径的气凝胶材料相比,压缩模量和压缩强度均有显著的提高.HMTA浓度的提高使酚醛树脂气凝胶体系中引入大量不稳定的N—CH2基团,造成气凝胶材料的热稳定性下降.     

有机气凝胶及炭气凝胶对茶碱的吸附动力学研究

制备出一系列不同结构的炭气凝胶和有机气凝胶。通过吸附实验,研究了其吸附茶碱的动力学行为。实验表明,炭气凝胶比有机气凝胶吸附速率快,吸附平衡时间短。炭气凝胶与文献报道的酚醛树脂对茶碱的吸附量相当,但吸附速率较快。茶碱在气凝胶上的吸附量随时间的变化规律遵从Langmuir方程,也符合假二级动力学吸附方程。     

块状TiO2气凝胶的制备及其表征

随着以溶胶-凝胶法和超临界干燥技术为基础的气凝胶制备方法的逐步完善,已不断制备出多种气凝胶[1～3].由于TiO2具有半导体特性,它常被作为光催化剂而受到重视,但是TiO2气凝胶的结构强度远比SiO2气凝胶小,在制备过程中极易碎裂粉化,所以至今未见制备块状TiO2气凝胶的报道.Dagan等[4]曾用异钛酸丁酯为母体制得TiO2气凝胶,并发现水杨酸在TiO2气凝胶存在下的光解速率是一般TiO2粉末的10倍,但获得的仅为TiO2气凝胶粉末.张敬畅等[5]以无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法结合超临界干燥技术制备了纳米级TiO2气凝胶,也未能得到块状TiO2气凝胶材料. 本文报道以正钛酸丁酯为原料制备块状TiO2气凝胶的方法,并用TEM,SEM,XRD和IR等手段对所获得的气凝胶进行了结构表征.     

超低密度气凝胶的制备及应用

超低密度气凝胶是一类具有超轻质特性的多孔固体材料,较常规气凝胶具有更高的孔隙率与更为多样化的表面特性,其独特的物理与化学性质使其作为新型纳米多孔材料在诸多新兴领域得到了重要应用。在制备过程中保留超低密度气凝胶高度发达的三维孔隙结构,以及在实际应用中发挥超低密度气凝胶独特的功能特性是气凝胶领域近年来的研究重点之一。本文按照超低密度气凝胶的主要类型综述了该材料制备技术的最新研究进展,探讨了其在空间探测、阻燃隔热、储能、吸附、催化以及传感领域的应用方式;通过分析目前研究中存在的主要问题,对未来的发展方向,如突破常压干燥制备技术、开展各类复合气凝胶或结构有序可控的超低密度气凝胶的制备、系统性地研究超轻质特性对气凝胶特定功能的影响规律等进行了展望。     

常压干燥法制备气凝胶的研究进展

气凝胶是一类轻质、低密度的三维纳米多孔固态材料,因其独特的高孔隙率、高比表面积和低导热系数等特性,使其在吸附、催化、保温隔热和隔音等诸多领域具有广泛的用途,目前其相关研究在材料科学领域受到了广泛的关注。气凝胶的制备主要包括溶胶-凝胶过程和湿凝胶干燥两个步骤,湿凝胶的干燥是制备气凝胶过程中至关重要而又较为困难的一步。传统的气凝胶通过超临界干燥制备,工艺复杂、成本高,而且由于干燥过程在高温高压条件下进行,有一定的危险性并且不适宜大规模生产,因此如何通过常压干燥获得高比表面积、高孔隙率、低密度的性能优异的气凝胶是其研究的重要方向之一。本文简要介绍了湿凝胶的制备以及凝胶干燥理论,详细介绍了近年来常压干燥方法气凝胶制备的研究进展,并对其未来发展前景做出了展望。     

气凝胶维度结构设计与功能化应用的研究进展

气凝胶是一类兼具重要科学研究意义和巨大工程化应用价值的纳米多孔材料, 其制备过程涉及溶胶-凝胶化学转变、结构调控、界面张力消除等基础科学问题, 在理化性能方面同时具有超低密度和超低热导率特性, 是一类理想的轻量化超级隔热保温材料, 在航空航天、交通运输等对重量要求严苛的应用领域极具吸引力. 此外, 得益于气凝胶的高比表面积、高孔隙率、连续开孔等结构特征, 其在吸附、催化、药物载体、能源和环境修复等领域也具有重要应用潜力. 因此, 近年来气凝胶及其应用获得国内外学术和产业界的极大研究兴趣. 本综述调研了自气凝胶首次报道以来相关文献与知识产权的概况, 而后以制备方法、气凝胶种类、维度结构设计、新型应用为轴, 系统概括了气凝胶的制备方法, 新型气凝胶的种类, 以维度为特色的气凝胶材料, 以及气凝胶的独特应用. 如近五年来涌现的新型超分子气凝胶、智能响应气凝胶、气凝胶纤维、气凝胶的增材制造等, 都在一定程度上颠覆了传统材料、突破了传统制备方法的局限. 最后对气凝胶近年来的发展做了简要总结和展望.