二氧化硅气凝胶

摘要： 粉煤灰酸渣是粉煤灰经酸溶提铝后的副产品,主要化学成分为无定形二氧化硅,其资源化利用不仅解决了粉煤灰酸渣堆存带来的环境问题,还能获得附加值较高的二氧化硅气凝胶。以粉煤灰酸渣制备的水玻璃为原料,通过溶胶-凝胶—溶剂交换/表面改性—常压干燥工艺成功制备了低密度(0.083 g/cm^(3))、高比表面积(708 m^(2)/g)、高疏水性(接触角为143°)的多孔二氧化硅气凝胶。通过热重-差热分析、红外光谱分析、接触角测试、扫描电镜分析、氮气吸附-脱附测试等手段对热处理前后二氧化硅气凝胶的结构和疏水性进行了表征。结果表明,随着热处理温度升高,二氧化硅气凝胶的比表面积增大、疏水性逐渐减弱直至消失。300°C热处理后,二氧化硅气凝胶仍具有较强的疏水性(接触角约为128°),密度为0.080 g/cm^(3)。当热处温度为400~600°C时,二氧化硅气凝胶仍具有中孔结构,由疏水性变为亲水性,密度从0.073 g/cm^(3)增加到0.078 g/cm^(3)。

摘要： 二氧化硅气凝胶因具有低密度、高比表面积、稳定的物理化学性质等特性在吸附分离、隔热保温等领域表现出巨大的应用潜力。但长耗时、高成本的制备工艺限制了它的发展,尤其是湿凝胶向气凝胶转变的干燥工艺。本文介绍了二氧化硅气凝胶在常压干燥的过程中面临的主要难点及解决方法,虽然常压干燥方法工艺简单、过程安全、对设备要求低且可连续制备,成为近年来的研究热点,但也存在制备周期长、体积收缩大、需要消耗大量有机溶剂和改性剂等不足。文中从凝胶基体增强与优化、降低毛细管力与减少不可逆收缩两种角度,介绍了二氧化硅气凝胶常压干燥的改进方法及其发展现状,分析归纳了不同改进方法的优缺点,总结了二氧化硅气凝胶常压干燥目前面临的技术挑战。并且,立足于目前二氧化硅气凝胶基体增强和表面改性技术发展的趋势,对今后二氧化硅气凝胶常压干燥过程中结构可控、成本降低以及产品多功能化的发展路线进行了展望。

摘要： 以正硅酸乙酯为硅源,聚丙烯腈基(PAN)预氧化碳纤维毡(简称碳纤维毡)和硅酸铝纤维毡为增强材料,通过溶胶―凝胶和常压干燥分别制备了碳纤毡增强型和硅酸铝纤维增强型二氧化硅气凝胶复合材料,通过对材料化学结构、微观结构、力学性能、导热率的测试表征,分析对比了两种纤维增强型气凝胶的综合性能。结果表明,碳纤维毡增强型二氧化硅气凝胶具有较高的抗压强度(1.48 MPa,应变=10%),但其保温隔热性能不如硅酸铝纤维增强型二氧化硅气凝胶(导热率=0.0338 W/(m·K))。

摘要： 玻璃的围护结构导热系数大,易造成大量热损失。为研究不同种类玻璃窗对严寒地区建筑的影响,建立了玻璃窗耦合传热模型。分别对比以相变材料、空气以及二氧化硅气凝胶作为中间层的玻璃窗动态热调节性能,得到三者内表面温度、热流密度、透射量以及吸收量随时间变化的规律,同时分析不同气凝胶厚度对玻璃窗热性能的影响。结果表明,与中空玻璃窗以及相变玻璃窗相比,二氧化硅气凝胶玻璃窗具有更好的保温隔热作用;增大气凝胶填充厚度可使玻璃窗内表面温度变高、总传热量降低。而与中空玻璃窗以及二氧化硅气凝胶玻璃窗相比,相变玻璃窗内表面峰值温度时刻有较明显延迟现象,可有效提高玻璃窗蓄热性能。

摘要： 为了提高包装材料隔热保温性能,以SiO_(2)气凝胶(SA,silica aerogel)为改性剂,对低密度聚乙烯(LDPE,low density polyethylene)进行改性,采用共混流延法制备了具有优异隔热保温性能包装薄膜。研究了不同浓度SiO_(2)气凝胶对薄膜的力学性能、阻隔性能、亲疏水性能、热稳定性、导热系数等的影响,并设计隔热保温实验验证薄膜的保温性能。结果表明,二氧化硅气凝胶添加量为6%(质量分数)的薄膜综合性能最好,其导热系数达到了0.07 W/(m·K),并且具有良好的力学性能、阻隔性能、亲疏水性能和热稳定性,为其在食品包装中的应用提供了实验基础。

摘要： 以废弃贝壳为原料,制备二氧化钛改性贝壳粉,使其具有良好的太阳反射、保温和防水等功能。在涂料制作中,加入二氧化硅气凝胶、海泡石、空心玻璃微珠等结构疏松、热导率低的材料进行复配,以提高涂料的耐热性能、降低热导率,使隔热效果优化。性能测试实验表明,该涂料具有高附着力、隔热保温、节约能耗、耐老化、性质稳定等优点,是绿色环保健康型水性涂料。

摘要： 本文合成制备了SA/EPDM隔热复合材料,研究了不同SA/EPDM含量比例以及添加阻燃剂后的复合材料的隔热性能、热稳定性能以及力学性能。当火源温度为300°C和500°C时,SA含量为70%的复合材料背面温度维持在130°C和250°C,导热系数为0.2253 W/m·K。热失重分析结果表明,SA含量的升高虽然没有延缓材料的高温降解速率,但是SA含量的加入减小了复合材料玻璃化转变放热量,在促进材料成炭中起到了积极作用,残碳量最高为50.67%,并且复合材料力学性能表现优秀,拉伸强度可达22.45 MPa,断裂伸长率可达661.90%。

摘要： 竹材作为我国第二大森林资源,在许多领域可以替代木材使用,但竹材的亲水性会带来尺寸稳定性差、易霉变等问题,极大地限制了其大规模的推广与应用。利用二氧化硅(SiO_(2))气凝胶纳米材料真空浸渍处理竹材,并在浸渍液中添加分散剂聚乙烯醇(PVA),浸渍时间分别为3和9 h,以及3 h循环浸渍3次。采用冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试仪和万能力学试验机对不同工艺参数处理竹材的浸渍效果、疏水性和抗弯性能进行表征,并对竹材的尺寸稳定性及防霉效果进行测试。从竹材表面的SEM和能谱图中可以看出,随着浸渍次数和浸渍时间的增加,SiO_(2)气凝胶纳米颗粒的附着量逐渐增多,且在浸渍超过3 h时有大块堆积现象,说明PVA在一定程度上提高了SiO_(2)气凝胶纳米材料在竹材上的附着力;从竹材内部横截面的SEM和能谱图中可以看出,随着浸渍次数和浸渍时间的增加,竹材内部横截面的SiO_(2)气凝胶附着量及Si元素也随之增加,说明SiO_(2)气凝胶纳米颗粒成功进入了竹材的内部,且附着量随着浸渍时间的延长而增加。浸渍9 h时表面水接触角最大,可达147°;添加PVA浸渍3次循环时端面水接触角最大,可达133°,与未处理竹材相比疏水性显著提高。浸渍处理后竹材抗弯强度和弹性模量均有所下降;抗弯强度在浸渍3次循环时下降幅度最大,下降了26.9%;弹性模量在添加PVA浸渍3次循环时下降幅度最大,下降了22.1%。气干湿胀率在浸渍9 h时最低,为1.8%;饱水湿涨率在浸渍3次循环时最低,为5.41%。竹材的防霉效果也有一定的提升,在添加PVA浸渍3次循环时效果最好。经过SiO_(2)气凝胶浸渍后的竹材疏水性明显提升,简单便捷的SiO_(2)气凝胶浸渍改性制备疏水竹材有望扩展竹材的应用领域。

摘要： 随着温室效应的加剧,全球气候变暖、极端天气层出不穷,CO_(2)的高效捕集与封存势在必行。目前针对CO_(2)捕获技术主要包括胺溶液的吸收以及固体吸附剂的吸附分离。相比于液体吸收腐蚀性较强及易产生废弃物等不足,低温固体吸附剂因其使用过程对设备要求简单、能耗较低且环境友好,引起人们的广泛关注。其中,二氧化硅气凝胶比表面积大、孔隙率高、孔径可控、表面易于修饰改性,低温下CO_(2)吸附量远高于沸石及活性炭,近年来,在CO_(2)吸附领域成为研究者关注的热点。影响SiO_(2)气凝胶吸附CO_(2)性能的主要因素有两个方面:一是气凝胶本身的结构特点,包括孔径、孔结构、比表面积及孔隙率等;二是气凝胶表面的官能团,包括碱性基团的数量及分布等,后者起着决定性作用。大量研究围绕气凝胶的修饰改性展开,目前主要采取氨基功能化、氮掺杂等方式引入碱性位点,从而大大提升SiO_(2)气凝胶对CO_(2)的吸附性能。然而改性剂有机胺的选择及其负载量、吸附剂中微孔/介孔/大孔的比例对CO_(2)吸附性能的影响机制尚不明晰。因此,基于SiO_(2)改性气凝胶孔结构的设计、碱性位点数量及其分布调控成为CO_(2)吸附性能进一步提升的关键所在。同时,提高吸附速率、优化制备工艺、降低生产成本也是未来研究工作的重点。本文综述了SiO_(2)气凝胶制备工艺对其微观结构的影响,归纳出SiO_(2)气凝胶氨基改性方法以及吸附过程的吸附机理,总结了硅基气凝胶吸附CO_(2)的研究进展,指出了目前存在的问题,为大幅度提高气凝胶CO_(2)低温吸附性能提供科学和实际参考。

摘要： 二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、高比表面积、低热导率等诸多优异特性的纳米多孔材料,在航天、化工、建筑等众多领域有着广阔的应用前景。但是,二氧化硅气凝胶的网络骨架存在本征陶瓷脆性,限制了其实际应用。本文从气凝胶纳米颗粒颈部强化设计角度出发,介绍了液相强化法和气相强化法两类网络骨架强化策略的研究进展,并对以上两种强化策略的增强机理进行了阐释,最后对二氧化硅气凝胶网络骨架强化技术的发展方向提出了展望。

摘要： 二氧化硅气凝胶具有极高的孔隙率和非常低的热导率,在保温隔热领域应用前景十分广阔.探究了二氧化硅气凝胶在不同温度热处理条件下热导率的变化情况,并从微观结构角度解释了其变化机理.随着热处理温度升高,气凝胶热导率先降低后升高.当热处理温度低于400°C时,气凝胶的热导率随热处理温度的升高而降低,这是因为较低温度的热处理去除了气凝胶内部的大部分杂质,并且使气凝胶的内部孔隙结构更加均匀;当热处理温度处于400～700°C时,更高温度的热处理使得气凝胶内部的孔径明显增大,气凝胶颗粒增大,使得热导率随热处理温度的升高而增加;当热处理温度高于700°C时,气凝胶颗粒开始烧结,骨架结构坍塌,密度显著增大,热导率也急剧上升,此时已不具备气凝胶轻质多孔的典型特征,可以认为已经失效.实验结果对亲水型气凝胶的应用给出了一定的指导:为保证气凝胶绝热能力的最优化,可以对气凝胶在400°C的温度下进行一段时间的保温;工作温度应在700°C以下,温度的升高会轻微降低气凝胶的隔热能力;气凝胶在700°C以上时会失去其绝热能力,因此不宜用于温度高于700°C的环境.

摘要： 高效轻质的保温隔热材料一直是人们所关注和期望的,研究表明二氧化硅气凝胶性能优秀,是值得首选的保温隔热材料.二氧化硅气凝胶的导热系数可达到0.010-0.015w/m·k,是A级防火保温隔热材料,具有很好的应用前景.

摘要： 以水玻璃为硅源,通过酸碱两步溶胶-凝胶法及一步置换改性,常温常压下制备了低密度疏水性二氧化硅气凝胶.探讨了pH、老化方式及三甲基氯硅烷(TMCS)用量对凝胶时间、二氧化硅气凝胶表观密度和孔隙率的影响.采用冷场发射扫描电镜(FESEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和接触角测试仪分别研究了二氧化硅气凝胶的微观形貌、比表面积及孔径分布、改性效果及疏水性能.结果表明,二氧化硅气凝胶具有三维纳米网络结构,表观密度为0.1301g/cm3、孔隙率高达94.27％、比表面积为599m2/g、平均孔径为10～30nm、接触角为142°.

摘要： 介绍了二氧化硅(SiO2)气凝胶的发展历程,总结了SiO2气凝胶的制备方法和应用,从疏水化、增强改性、掺杂改性等几个方面介绍了SiO2气凝胶的研究进展.

摘要： 通过对常压干燥制备SiO2气凝胶的工艺研究现状与发展进行综述,考虑到传统制备SiO2气凝胶的超临界干燥工艺存在工艺复杂、设备昂贵、产率低、安全隐患大且难以实现产业化生产等缺点,本文通过对溶胶凝胶过程等工艺的优化,采用常压干燥法制备出成块性较好的疏水性SiO2气凝胶,主要探讨了表面改性剂和常压干燥介质对气凝胶成块性和物理性能的影响.

摘要： 以正硅酸乙酯(Tetraethoxysilane,TEOS)为硅源,甲基三乙氧基硅烷(Methyltriethoxysilane,MTES)为共前驱体,超声水(H2O)为反应剂,无水乙醇(Ethanol,EtOH)为溶剂,盐酸(HCl)和氨水(NH3·H2O)为催化剂,采用酸碱两步催化二次改性常压干燥制备疏水SiO2气凝胶.利用N2吸附-脱附测试、BET、FTIR、XRD和SEM等手段对气凝胶进行表征,系统研究无水乙醇的用量、水的用量以及溶胶的PH值对气凝胶性能的影响.结果表明:采用此方法制备的气凝胶性能更佳,导热系数为0.0212W/(m·k);比表面积为920m2/g;平均孔径为12nm.

摘要： 高效轻质的保温隔热材料一直是人们所关注和期望的,新近研究表明二氧化硅气凝胶性能优秀,是值得首选的保温隔热材料.二氧化硅气凝胶的导热系数可达到0.013-0.018w/m·k,聚苯板、聚氨酯等有机保温隔热材料导热系数较低(≤0.042w/m·k),但防火性能差,是其致命缺陷.二氧化硅气凝胶与纤维复合,在增加成本很少的前提下,就可以替代目前广泛使用的有机保温隔热材料聚苯板等,是A1级防火保温隔热材料,具有很好的应用前景.

摘要： 以无水乙醇为溶剂,SiO2气凝胶为溶质,制取SiO2气凝胶改性溶液.采用浸润及常压干燥制备岩棉/SiO2气凝胶复合板,研究SiO2气凝胶的质量分数和浸润时间对岩棉/SiO2气凝胶复合板的短期吸水量、导热系数及抗压强度的影响.并以某办公楼为对象,利用建筑能耗模拟软件DeST,研究岩棉/SiO2气凝胶复合板在寒冷地区的建筑能耗.结果表明:随SiO2气凝胶的质量分数的增加,复合板的短期吸水量和导热系数逐渐变小,抗压强度略有提高.与未进行保温相比,厚度为30mm的岩棉/SiO2气凝胶复合板能耗节能率大于25％.

摘要： 以无水乙醇为溶剂,SiO2气凝胶为溶质,制取SiO2气凝胶改性溶液.采用浸润及常压干燥制备岩棉/SiO2气凝胶复合板,研究SiO2气凝胶的质量分数和浸润时间对岩棉/SiO2气凝胶复合板的短期吸水量、导热系数及抗压强度的影响.并以某办公楼为对象,利用建筑能耗模拟软件DeST,研究岩棉/SiO2气凝胶复合板在寒冷地区的建筑能耗.结果表明:随SiO2气凝胶的质量分数的增加,复合板的短期吸水量和导热系数逐渐变小,抗压强度略有提高.与未进行保温相比,厚度为30mm的岩棉/SiO2气凝胶复合板能耗节能率大于25％.

摘要： 以无水乙醇为溶剂,SiO2气凝胶为溶质,制取SiO2气凝胶改性溶液.采用浸润及常压干燥制备岩棉/SiO2气凝胶复合板,研究SiO2气凝胶的质量分数和浸润时间对岩棉/SiO2气凝胶复合板的短期吸水量、导热系数及抗压强度的影响.并以某办公楼为对象,利用建筑能耗模拟软件DeST,研究岩棉/SiO2气凝胶复合板在寒冷地区的建筑能耗.结果表明:随SiO2气凝胶的质量分数的增加,复合板的短期吸水量和导热系数逐渐变小,抗压强度略有提高.与未进行保温相比,厚度为30mm的岩棉/SiO2气凝胶复合板能耗节能率大于25％.

摘要： 本发明涉及一种制备金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的方法和一种通过该方法制备的具有优异的减重性能的金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶。更特别地，本发明涉及一种制备金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的方法，该方法包括：向第一水玻璃溶液中添加酸催化剂以制备酸性水玻璃溶液的步骤(步骤1)；向酸性水玻璃溶液中添加金属离子溶液以制备前体溶液的步骤(步骤2)；和向前体溶液中添加第二水玻璃溶液并进行胶凝反应的步骤(步骤3)，其中，在步骤2和步骤3中，用惰性气体进行鼓泡。

摘要： 本发明提供一种金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的制备方法，该制备方法包括：通过向硅酸盐溶液中添加金属盐溶液并进行反应来制备金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物，以及通过用2μm至8μm的波长范围内的红外线照射对所述金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物进行干燥；以及一种通过所述制备方法制备的具有优异的物理性能，如较低的振实密度和较高的比表面积，以及优异的孔性能的金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶。

摘要： 本发明涉及一种具有均匀的粒子尺寸和优异的孔特性的金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的制备方法和由其制备的金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶。根据本发明的制备方法不仅由于与现有技术相比生产成本相对降低而可以具有良好的经济效率，而且还可以通过抑制干燥过程中的收缩现象来有效地防止孔结构的塌陷。因此，通过上述制备方法制备的金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶可以具有比通过烘箱干燥制备的常规金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶更高的比表面积和更好的孔特性，同时具有低振实密度。

摘要： 本发明提供一种金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的制备方法，该制备方法包括：通过向硅酸盐溶液中添加金属盐溶液并进行反应来制备金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物，以及用在20±5°C下的表面张力为30mN/m以下的洗涤溶剂洗涤所述金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物，并且对洗涤后的金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物进行干燥；以及一种通过所述制备方法制备的金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶，与使用水作为常规洗涤溶剂而制备的复合气凝胶相比，所述金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶具有增加的比表面积和孔性能以及振实密度，该振实密度显著降低最多达78.6％。

摘要： 本发明提供一种金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的制备方法以及通过该制备方法制备的具有低振实密度和高比表面积的金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶，所述制备方法包括：通过溶解水玻璃制备浓度为0.125M至3.0M的硅酸盐溶液；向硅酸盐溶液中加入金属离子浓度为0.125M至3.0M的金属盐溶液并混合后，通过将得到的混合物的pH调节到3至9的范围内使金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物沉淀；以及分离并干燥金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物，其中，所述金属盐溶液包含含镁(Mg)金属盐，基于所述金属盐溶液中金属离子的总摩尔，所述含镁(Mg)金属盐的量为使得镁离子的量大于50mol％。

摘要： 本发明涉及一种疏水性金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的制备方法和由此制备的疏水性金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶，所述疏水性金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的疏水度可以控制，同时具有较高的比表面积和较低的振实密度。由于比现有技术相对更简单的制备过程和更短的制备时间，根据本发明的制备方法不仅可以具有优异的生产率和经济效率，并且可以通过使用少量的表面改性剂进行有效的表面改性反应。因此，由于可以通过仅使用非常少量的表面改性剂容易地进行表面改性反应，因此，可以制备含有约1重量％至2重量％的碳的疏水性金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶。

摘要： 本发明公开了一种超临界萃取生产纳米二氧化硅气凝胶的方法及其生产的纳米二氧化硅气凝胶、气凝胶制品，涉及SiO2气凝胶技术领域。该方法包括：将老化、改性后的湿凝胶在保护气体保护下超临界萃取；湿凝胶是体系A与体系B按体积比1:(0.5～1)混合得到；体系A为有机硅源、C1‑C4低碳醇、酸和水以1:(5～8):(0.5～1):(1～1.5)的摩尔比混合得到；体系B为C1‑C4低碳醇、碱和水以10:(0.3～0.4):(4～6)的摩尔比混合得到；改性液包括十八烷基三氯硅烷和C1‑C4低碳醇，两者体积比为1:(20～30)。本发明生产的二氧化硅气凝胶具有低密度、低导热系数、高比表面积和高疏水性。

摘要： 本发明提供一种二氧化硅溶胶、使用所述二氧化硅溶胶的二氧化硅气凝胶毡和制造所述二氧化硅气凝胶毡的方法，其中，当制造所述二氧化硅气凝胶毡时，催化剂组合物中包含疏水剂、碱催化剂、有机溶剂和水，从而可以省去在高温条件下进行并且增加溶剂的使用量的老化步骤，和使用大量的有机溶剂和昂贵的表面改性剂，并且其工艺复杂且冗长，从而抑制经济可行性和生产率的表面改步骤。

摘要： 本发明涉及美容组合物，其包含（i）至少一种球形疏水性二氧化硅气凝胶和（ii）至少一种复合二氧化硅粒子和/或至少一种中空二氧化硅粒子。美容组合物即使从在皮肤上施加其起长时间段后（也就是说，即使在汗液或皮脂导致的潮湿条件下）仍为雾状或不透明。

摘要： 本发明公开了一种超临界萃取生产纳米二氧化硅气凝胶的方法及其生产的纳米二氧化硅气凝胶、气凝胶制品，涉及SiO