有机-无机复合气凝胶的制备及表征

摘要

本文采用“伴生合成”技术，利用溶胶-凝胶工艺和常压干燥工艺，以间苯二酚、甲醛为有机组份的母体，以正硅酸乙酯和钛酸四丁酯为无机组份的母体，分别制备RF-SiO2、RF-TiO2复合气凝胶。在制备过程中采用酸、碱两步催化法，通过调节制备参数，使有机、无机组分各自充分水解后再共同缩聚，以达到有机、无机组分在分子水平上复合的目的。并利用红外光谱、扫描电镜、差热-热重、低温氮气吸附脱附、单轴压缩等现代测试手段对样品进行基本性能表征，为有机-无机复合气凝胶的进一步研究及应用提供参考。 测试结果表明，常压干燥制备出的RF-SiO2、RF-TiO2复合气凝胶均为以介孔为主、含微孔、比表面积大的脆性体多孔材料。粒子尺寸均在50nm左右，平均孔径大小为5nm左右，属于典型的气凝胶结构。有机、无机组分之间的连接骨架分别为Si-O-Ar、Ti-O-Ar，但此结构不耐高温，在有氧环境中，900℃热处理后全部被氧化裂解掉。常压干燥工艺制备气凝胶，由于表面张力、毛细张力、渗透张力等因素的存在，凝胶易发生变形、开裂、骨架坍塌，导致样品的孔结构复杂，密度大。由于样品的机械性能与密度成正比，所以RF-SiO2、RF-TiO2复合气凝胶与传统气凝胶相比机械性能较好，杨氏模量在102MPa数量级上。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.1.1气凝胶的性质及应用

1.1.2气凝胶的研究历史

1.2国内外研究现状

1.2.1无机气凝胶研究现状

1.2.2有机气凝胶研究现状

1.2.3有机-无机复合气凝胶研究现状

1.3制备工艺

1.3.1溶胶-凝胶法

1.3.2干燥方法

1.4本文研究的主要内容

第2章试验原料设备及测试表征方法

2.1试验原料及仪器设备

2.1.1主要试验原料

2.1.2主要仪器设备

2.2基本性能测试表征方法

2.2.1化学结构分析

2.2.2粒径和形貌分析

2.2.3 比表面积和孔结构分析

2.2.4密度测试

2.2.5热性能分析

2.2.6机械性能分析

第3章RF-SiO2气凝胶的制备及性能表征

3.1合成原理

3.1.1 RF水凝胶合成原理

3.1.2 SiO2凝胶的合成原理

3.2制备工艺

3.2.1RF-SiO2复合气凝胶的配方设计

3.2.2制备过程

3.3基本性能表征

3.3.1化学结构分析

3.3.2粒径和形貌分析

3.3.3比表面积和孔结构分析

3.3.4密度分析

3.3.5热性能分析

3.3.6机械性能分析

3.4本章小结

第4章RF-TiO2气凝胶的制备及性能表征

4.1合成原理

4.1.1 RF醇凝胶的合成原理

4.1.2 TiO2醇凝胶的合成原理

4.2制备工艺

4.2.1 RF-TiO2复合气凝胶的配方设计

4.2.2制备流程

4.3基本性能表征

4.3.1化学结构分析

4.3.2粒径和形貌分析

4.3.3比表面积和孔结构分析

4.3.4密度分析

4.3.5热性能分析

4.3.6机械性能分析

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及授权书

致谢