二氧化硅氣凝膠制備及應用課件

二氧化硅氣凝膠制備及應用姓名：專業(yè)：1二氧化硅氣凝膠制備及應用姓名：1目錄什么是氣凝膠--二氧化硅氣凝膠；1234各種制備方法的優(yōu)缺點；“常壓干燥法”的原理、工藝及原料；“常壓干燥法”的優(yōu)缺點；二氧化硅氣凝膠的應用情況52目錄什么是氣凝膠--二氧化硅氣凝膠；1234各種制備方法的優(yōu)1氣凝膠氣凝膠，英文aerogel，又稱為干凝膠。當凝膠脫去大部分溶劑，使凝膠中液體含量比固體含量少得多，或凝膠的空間網(wǎng)狀結構中充滿的介質是氣體，外表呈固體狀，這即為干凝膠，也稱為氣凝膠。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛發(fā)、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。

氣凝膠是一種固體物質形態(tài)，氣凝膠的種類很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等。任何物質的gel只要可以經(jīng)干燥后除去內(nèi)部溶劑后，又可基本保持其形狀不變，且產(chǎn)物高孔隙率、低密度，則皆可以稱之為氣凝膠。31氣凝膠氣凝膠，英文aerogel，又稱為干凝膠。二氧化硅氣凝膠

一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國科學工作者Kistler在1931年制得。

如下左圖是sio2氣凝膠的結構圖；右圖是氣凝膠的成品圖4二氧化硅氣凝膠

一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國科學氣凝膠的性質

SiO2氣凝膠具有獨特的介孔結構和性能，應用領域廣泛。。

1.隔熱性SiO2氣凝膠材料具有極低的導熱系數(shù)，可達到低于靜態(tài)空氣的熱導系數(shù)2.隔音性由于硅氣凝膠的低聲速特性，它還是一種理想的聲學延遲或高溫隔音材料。3.非線性光學性質硅氣凝膠的納米網(wǎng)絡內(nèi)形成量子點結構有發(fā)光效應4.過濾與催化性質材料孔洞大小分布均勻，氣孔率高，是一種高效氣體過濾材料5.折射率可調性硅氣凝膠的折射率接近l，而且對紅外和可見光的湮滅系數(shù)之比達100以上，能有效地透過太陽光中的可見光部分，并阻隔其中的紅外光部分5氣凝膠的性質

SiO2氣凝膠具有獨特的介孔結構和性能，應用2SiO2氣凝膠制備方法1）溶膠凝膠法2）有機金屬化合物的熱裂解法3）溶劑沉淀法4）化學氣相沉積法62SiO2氣凝膠制備方法1）溶膠凝膠法6溶膠凝膠法溶膠－凝膠法就是用含高化學活性組分的化合物作前驅體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡結構的凝膠，凝膠網(wǎng)絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結固化制備出分子乃至納米亞結構的材料。7溶膠凝膠法溶膠－凝膠法就是用含高化學活性組分的化合物作前驅體干燥方法2.1超臨界干燥工藝2.2常壓干燥工藝2.3壓力介于常壓和超臨界壓力之間的干燥2.4冷凍干燥法（freezedrying）8干燥方法2.1超臨界干燥工藝83常壓干燥工藝基本原理：是首先用一種或多種低表面張力的溶劑替換濕凝膠中的孔隙溶液并通過改性使凝膠表面疏水化，防止在干燥過程中發(fā)生過度收縮變形和結構破壞。原料：無水乙醇EtOH、去離子水、鹽酸、氨水、正硅酸乙酯TEOS、辛基三乙氧基硅烷、三甲基一氯硅烷、六甲基二硅氧烷、正己烷。分類2.3.1網(wǎng)絡增強法

2.3.2多步溶劑交換-表面改性法

2.3.3一步溶劑交換-表面改性法

2.3.4共前驅體改性法

2.3.5二次表面改性法93常壓干燥工藝基本原理：是首先用一種或多種低表面張力的溶劑常壓工藝流程10常壓工藝流程10常壓工藝流程11常壓工藝流程11常壓工藝的優(yōu)缺點12常壓工藝的優(yōu)缺點12二氧化硅氣凝膠的應用二氧化硅氣凝膠具有超低的密度(0．003～0．29／cm3)、超高的氣孔率(80％～99．8％)和超細的結構(微觀網(wǎng)絡骨架與孔隙一般都進入納米范疇，比表面積可達800m2／g以上)，由此帶來一系列熱、光、電、聲、吸附方面的優(yōu)異性能，在保溫隔熱、光導、介電、聲阻隔音、吸附、催化等領域有著廣闊的應用前景。目前已經(jīng)廣泛應用于航天、石油化工、冶煉、市政供暖等領域。4.1熱學特性與應用4.2聲學特性與應用4.3在催化劑及催化載體方面的應用4.4在其他方面的應用13二氧化硅氣凝膠的應用二氧化硅氣凝膠具有超低的密度(0．003謝謝！14謝謝！14二氧化硅氣凝膠制備及應用姓名：專業(yè)：15二氧化硅氣凝膠制備及應用姓名：1目錄什么是氣凝膠--二氧化硅氣凝膠；1234各種制備方法的優(yōu)缺點；“常壓干燥法”的原理、工藝及原料；“常壓干燥法”的優(yōu)缺點；二氧化硅氣凝膠的應用情況516目錄什么是氣凝膠--二氧化硅氣凝膠；1234各種制備方法的優(yōu)1氣凝膠氣凝膠，英文aerogel，又稱為干凝膠。當凝膠脫去大部分溶劑，使凝膠中液體含量比固體含量少得多，或凝膠的空間網(wǎng)狀結構中充滿的介質是氣體，外表呈固體狀，這即為干凝膠，也稱為氣凝膠。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛發(fā)、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。

氣凝膠是一種固體物質形態(tài)，氣凝膠的種類很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等。任何物質的gel只要可以經(jīng)干燥后除去內(nèi)部溶劑后，又可基本保持其形狀不變，且產(chǎn)物高孔隙率、低密度，則皆可以稱之為氣凝膠。171氣凝膠氣凝膠，英文aerogel，又稱為干凝膠。二氧化硅氣凝膠

一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國科學工作者Kistler在1931年制得。

如下左圖是sio2氣凝膠的結構圖；右圖是氣凝膠的成品圖18二氧化硅氣凝膠

一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國科學氣凝膠的性質

SiO2氣凝膠具有獨特的介孔結構和性能，應用領域廣泛。。

1.隔熱性SiO2氣凝膠材料具有極低的導熱系數(shù)，可達到低于靜態(tài)空氣的熱導系數(shù)2.隔音性由于硅氣凝膠的低聲速特性，它還是一種理想的聲學延遲或高溫隔音材料。3.非線性光學性質硅氣凝膠的納米網(wǎng)絡內(nèi)形成量子點結構有發(fā)光效應4.過濾與催化性質材料孔洞大小分布均勻，氣孔率高，是一種高效氣體過濾材料5.折射率可調性硅氣凝膠的折射率接近l，而且對紅外和可見光的湮滅系數(shù)之比達100以上，能有效地透過太陽光中的可見光部分，并阻隔其中的紅外光部分19氣凝膠的性質

SiO2氣凝膠具有獨特的介孔結構和性能，應用2SiO2氣凝膠制備方法1）溶膠凝膠法2）有機金屬化合物的熱裂解法3）溶劑沉淀法4）化學氣相沉積法202SiO2氣凝膠制備方法1）溶膠凝膠法6溶膠凝膠法溶膠－凝膠法就是用含高化學活性組分的化合物作前驅體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡結構的凝膠，凝膠網(wǎng)絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結固化制備出分子乃至納米亞結構的材料。21溶膠凝膠法溶膠－凝膠法就是用含高化學活性組分的化合物作前驅體干燥方法2.1超臨界干燥工藝2.2常壓干燥工藝2.3壓力介于常壓和超臨界壓力之間的干燥2.4冷凍干燥法（freezedrying）22干燥方法2.1超臨界干燥工藝83常壓干燥工藝基本原理：是首先用一種或多種低表面張力的溶劑替換濕凝膠中的孔隙溶液并通過改性使凝膠表面疏水化，防止在干燥過程中發(fā)生過度收縮變形和結構破壞。原料：無水乙醇EtOH、去離子水、鹽酸、氨水、正硅酸乙酯TEOS、辛基三乙氧基硅烷、三甲基一氯硅烷、六甲基二硅氧烷、正己烷。分類2.3.1網(wǎng)絡增強法

2.3.2多步溶劑交換-表面改性法

2.3.3一步溶劑交換-表面改性法

2.3.4共前驅體改性法

2.3.5二次表面改性法233常壓干燥工藝基本原理：是首先用一種或多種低表面張力的溶劑常壓工藝流程24常壓工藝流程10常壓工藝流程25常壓工藝流程11常壓工藝的優(yōu)缺點26常壓工藝的優(yōu)缺點12二氧化硅氣凝膠的應用二氧化硅氣凝膠具有超低的密度(0．003～0．29／cm3)、超高的氣孔率(80％～99．8％)和超細的結構(微觀網(wǎng)絡骨架與孔隙一般都進入納米范疇，比表面積可達800m2／g以上