疏水SiO_2气凝胶的常压制备及应用进展

阐述了常压制备疏水SiO2气凝胶的关键技术,综述了表面后处理法、原位法等常压制备疏水SiO2气凝胶的工艺措施,介绍了疏水SiO2气凝胶在电磁学、光学、原子核物理等领域的应用现状,指出疏水处理可明显提高SiO2气凝胶的性能(低介电常数、高激光损伤阈值和耐环境能力等),从而拓宽了SiO2气凝胶的应用范围,最后展望了疏水SiO2气凝胶的发展和应用前景。     

疏水改性对SiO2气凝胶薄膜性能与结构的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶薄膜,并以不同体积分数的六甲基二硅胺烷(HMDZ)对SiO2气凝胶薄膜进行了疏水改性研究,采用椭偏仪、FITR、接触角测试仪、SEM和光谱仪等对薄膜的疏水性、微观结构及透光性进行了表征,研究了HMDZ疏水改性对SiO2气凝胶薄膜性能与结构的影响。结果表明,疏水改性后,SiO2胶粒表面的大部分亲水性-OH被疏水基团-CH3所取代,其与水的接触角达159°,疏水性好;SiO2气凝胶薄膜在可见光范围内透光率接近90%,透光性高;其孔隙率为78.8%,密度为0.464g/cm3,骨架颗粒尺寸小于40nm,具有纳米多孔网络结构特性。     

隔热材料SiO_2气凝胶改性研究进展

综述了关于SiO_2气凝胶的增强力学性能研究和疏水改性研究现状,主要通过纤维增强、构建骨架、有机-无机杂化方法等可增强其力学性能,通过共前驱体法、表面修饰改性法使其表现出超疏水性,并展望了隔热材料SiO_2气凝胶的发展前景。     

纳米孔隔热材料——SiO_2气凝胶的表面改性及其表征

采用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶,以三甲基氯硅烷/环己烷、二甲基二氯硅烷/环己烷体系为化学表面修饰剂,通过衍生法制备了疏水性SiO2气凝胶.利用气质联用对表面改性过程中发生的反应进行了剖析;并利用扫描电镜、红外光谱、比表面测定等测试方法对2种改性方法所获得的SiO2气凝胶的结构、形貌及性能组成进行了比较.研究表明,2种改性方法均可获得连续网络结构、多孔纳米材料.所得SiO2气凝胶的比袁面积分别为652m2/g和656m2/g,主要孔径尺寸为2～10nm.样品表面连有疏水基团,呈现明显的疏水性.     

花生壳纳米纤维素超疏水气凝胶的制备及在棉织物上的应用

以花生壳粉为原料,通过化学机械法从中提取纳米纤维素,采用溶胶-凝胶法,在花生壳纳米纤维素悬浮液中加入甲基三甲氧基硅烷以对其进行改性,并采用冷冻干燥法最终制备了纳米纤维素超疏水气凝胶.将通过喷涂的方法使纳米纤维素超疏水气凝胶和聚二甲基硅氧烷(PDMS)整理到棉织物上,分别对超疏水气凝胶和超疏水棉织物进行分析和表征.结果表...     

气凝胶在气体吸附净化中的应用研究进展

气凝胶(Aerogels)是一种以空气为介质的轻质多孔性凝聚态物质,由胶体粒子或高聚物分子相互聚集构成独特的纳米多孔三维网络结构。气凝胶的颗粒相和孔隙尺寸均为纳米量级,具有相当高的比表面积和孔隙率、可调控的开放孔隙结构、易于化学修饰的表面以及多样化的种类和形态,其气体吸附量可比同等条件下活性炭吸附量高两个数量级,因此在气体吸附净化领域逐渐受到人们的广泛关注。目前,气体吸附净化领域研究较多的气凝胶主要是SiO_2气凝胶和炭气凝胶。此外,近年来对金属氧化物气凝胶以及SiC气凝胶、石墨烯气凝胶、生物质基气凝胶等新型气凝胶的气体吸附应用也有相应的研究报道。吸附材料对目标气体需要同时具有较高的吸附容量和良好的选择性吸附能力。气凝胶的高比表面积和多孔性质提供了众多的吸附位点,但仅依靠自身物理吸附作用的吸附量有限,对目标气体的选择性不高,在实际吸附应用中,往往由于共存气体组分的竞争吸附影响对目标气体的吸附性能。因此,为了进一步提升气凝胶的吸附容量,提高对目标气体的选择性,研究人员围绕气凝胶修饰改性进行了大量的研究探索工作,并取得了一定的进展。目前,气凝胶吸附净化研究报道的目标气体主要是温室气体CO_2和大气中主要的污染物挥发性有机化合物(VOCs)。针对目标气体的不同可分别通过氨基功能化、氮掺杂等方法引入碱性位点或通过引入非极性官能团对气凝胶进行疏水改性,以提升气凝胶对CO_2或VOCs的吸附量和选择性。所采用的修饰改性方式主要有以下两种:一是在湿凝胶形成后或超临界干燥后通过嫁接、浸渍等手段对气凝胶表面进行功能化改性,通过引入特定的官能团或活性组分提升气凝胶对目标气体的吸附量和选择性;另一种是在溶胶-凝胶反应过程中引入功能化前驱体,在分子或纳米尺度上赋予气凝胶网络特定的性能,进而有效平衡活性组分稳定性和对目标气体的吸附性能。此外,对于炭气凝胶,还可通过活化进一步增大比表面积,改善孔隙结构和表面化学性质,从而实现对目标气体污染物吸附性能的优化。本文归纳了各类气凝胶在CO_2与VOCs吸附净化方面的研究进展,介绍了气凝胶的制备过程和结构特点,讨论并对比了不同气凝胶对目标气体的吸附性能与吸附机理,总结了当前气体吸附净化研究中对气凝胶进行修饰改性的主要方法,最后指出提高气凝胶的结构稳定性和吸附速率、设计可同时吸附多种目标气体的气凝胶、缩短制备周期并降低成本是未来研究工作的重点。     

SiO2气凝胶的疏水性改性研究

采用三甲基氯硅烷（TMCS）对硅溶胶制备的湿SiO2气凝胶进行表面疏水改性处理,研究了TMCS与孔洞中水的摩尔比对气凝胶的疏水改性作用与性能,用红外光谱法检测了疏水性改性的SiO2气凝胶,发现气凝胶表面的-OH被-OR基团取代,以此构建SiO2气凝胶的疏水性改性机理及模型,试验结果表明,TMCS与孔洞中水的摩尔比控制在0．35左右时可获得不开裂、完好的、具有憎水性特征的二氧化硅气凝胶。     

废纸纤维气相防锈气凝胶的绿色制备及性能研究

目的 为了实现气相防锈包装材料基材的多样性，以及废纸的高值化利用，以废报纸为原料制备出一种具有防锈功能的气凝胶。方法 用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)对脱墨后的废纸浆进行溶解再生，冷冻干燥后制成气凝胶，再通过化学浸渍法和气相沉积法分别对气凝胶进行疏水和防锈改性。结果 防锈气凝胶对Q235钢的缓蚀率为81.93%，水接触角为104.78°，压缩强度为6.91 kPa，密度为0.22 g/cm³。结论 以废纸为原料制备的气凝胶，经过疏水和防锈改性后，具有优良的气相缓蚀性能，可用于金属元器件的防锈缓蚀。     

疏水性棉短绒纤维素/SiO_2复合气凝胶的制备及性能研究

以棉短绒纤维素为原料,以NaOH/尿素/H_2O为绿色溶剂体系,采用溶胶-凝胶法制备纤维素水凝胶,以硅酸钠(Na_2SiO_3)为硅源,代替传统正硅酸乙酯(TEOS)作为溶剂,通过浸泡法制备了4种纤维素/SiO_2复合气凝胶,再利用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对纤维素/SiO_2复合气凝胶进行疏水改性,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行表征。结果表明:疏水改性后复合气凝胶三维网状结构的孔隙变小,随着Na_2SiO_3用量的增加,疏水纤维素/SiO_2复合气凝胶的接触角逐渐增大,达到147°,吸油量可达到自身质量的8倍,具有较好的疏水亲油性能。     

PVA-SbQ/细菌纤维素复合气凝胶的制备及吸油性能研究

通过冷冻干燥法制备了光交联聚乙烯醇-苯乙烯基吡啶盐缩合物(PVA-SbQ)/细菌纤维素(BC)复合气凝胶,采用化学气相沉积的方法,用三氯甲基硅烷对复合气凝胶进行硅烷化改性获得疏水亲油的效果。借助扫描电镜、傅立叶红外光谱仪及接触角测试表明气凝胶表面成功地硅烷化。该复合气凝胶对硅油、机油、豆油的最大吸油量分别为55,52和39g/g,稳定的结构可用于重复吸油,并具有一定的保油性能,预计在含油污水处理领域具有良好的应用前景。     

SiO2气凝胶改性瓦楞纸板性能研究

目的应用SiO₂气凝胶疏水隔热水性涂料对瓦楞纸板表面进行改性,探究其对瓦楞纸板力学性能、疏水性能、隔热性能的影响。方法通过机械共混和表面改性相结合的方式制备疏水隔热水性涂料,采用线棒涂布器涂布于瓦楞纸板表面,通过测试纸板表面的接触角检验疏水效果,并测试改性后纸板的边压强度、平压强度、戳穿强度和压痕强度;制备90 mm×90 mm×100 mm的隔热包装箱,通过融冰试验测试其隔热效果。结果经SiO₂气凝胶疏水隔热水性涂料改性后的纸板接触角为91.75°,提高了6.25°。改性后纸板的横向边压强度、平压强度、戳穿强度和纵向压痕强度分别提高了5.6%,0.6%,2.4%和2.7%。当SiO₂气凝胶的质量分数为2%时,改性后的纸板具有最优的隔热性能。当湿膜厚度为60μm时,与未涂布的原瓦楞纸板相比,温度可降低13.6℃结论该方法扩大了SiO₂气凝胶在包装行业的应用范围,能为未来保温包装材料提供参考。     

纤维素气凝胶及纤维素-SiO2复合气凝胶的疏水改性

利用NaOH/Thiourea/H2O作为溶剂体系,采用低温冷冻,常温解冻的方法制备了纤维素水凝胶。通过对正硅酸乙酯(TEOS)水解-缩聚反应速率的控制,采用浸泡的方法获得了纤维素-SiO2复合水凝胶。使用冷冻干燥法分别得到了纤维素气凝胶和纤维素-SiO2复合气凝胶。经过冷等离子改性,以CCl4为等离子体,纤维素及其复合气凝胶由亲水型转变为疏水型,水接触角分别为102°,132°。SiO2的复合降低了纤维素气凝胶的亲水性,复合气凝胶的结构有利于疏水改性。本工作得到的疏水型纤维素气凝胶和复合气凝胶材料,为其在更多领域的应用提供了可能性。     

常压制备低孔径高比表面积疏水SiO2气凝胶

以正硅酸乙酯为先驱体，丙三醇为干燥控制化学添加刑（DCCA），通过酸碱两步溶胶-凝胶法制备了二氧化硅气凝胶，同时利用六甲基二硅氮皖（HMDZ）和正己烷的混合液对湿凝胶进行表面疏水改性。测试分析了所制备气凝胶的密度、疏水性、比表面积和形貌。结果表明，经过表面改性的SiO2气凝胶具有良好疏水性，与水的接触角约为139．4°...     

气凝胶纳米材料

作为一种纳米多孔材料,气凝胶具有纳米颗粒构成的连续三维纳米多孔网络结构,赋予其低密度、高孔隙率、高比表面积、大孔体积等特性。独特的结构特性使气凝胶在隔热、气体吸附分离、水处理、催化等方面具有良好性能,在航空航天、石油化工、新能源、科学研究、节能建筑、环保等领域有广泛的应用前景。在众多气凝胶中,传统的氧化硅和炭气凝胶被大量研究。最近,新型碳化硅气凝胶和表面改性氧化硅气凝胶获得广泛关注。碳化硅气凝胶隔热材料在有氧环境下的耐温性可达1200℃以上。疏水和氨基改性氧化硅气凝胶分别在水处理和气体吸附方面性能优异。综述了气凝胶的基本概念、结构特征和代表性研究工作,并重点介绍新型碳化物气凝胶和表面改性氧化硅气凝胶的最新研究进展。     

水玻璃法SiO_2气凝胶的制备及其疏水改性

以水玻璃为硅源,水为溶剂,采用冷冻干燥法制备了纳米多孔SiO_2气凝胶材料。采用三甲基氯硅烷(TMCS)和六甲基二硅胺烷(HMDS)进行疏水改性,以减少样品在使用过程中的收缩和坍塌。结果表明,TMCS疏水改性SiO2气凝胶的表观密度为0.1682g/cm3,比表面积为363m2/g,HMDS疏水改性SiO_2气凝胶的表观密度为0.2536g/cm3,比表面积为336m2/g。SEM测试结果表明,所得产品具有非晶纳米介孔结构。接触角测定分析表明,TMCS疏水改性SiO2气凝胶与水的接触角为149°,表现出良好的疏水性。     

气凝胶纳米材料的研究进展

气凝胶材料是一种具有低密度、高孔隙率、高比表面积、低折射率、低介电常数等特性的纳米多孔材料,在航空航天、石油化工、环境处理、建筑保温、能量储存与转化等领域具有广泛的应用价值。重点介绍了国内外二氧化硅基气凝胶和有机气凝胶的组成、结构、制备和性能方面所取得的突破性进展,其中二氧化硅基气凝胶主要从耐高温气凝胶、疏水气凝胶和低成本气凝胶3方面进行论述,有机气凝胶主要包括聚合物基有机气凝胶和生物质基有机气凝胶。综述了气凝胶材料在绝热和吸附领域的最新研究和应用,最后对气凝胶材料未来的发展方向进行了展望。     

各向异性壳聚糖/氧化石墨烯气凝胶的制备及吸附性能研究

通过定向冷冻干燥法制备了具有各向异性孔结构的壳聚糖(CS)/氧化石墨烯(GO)复合气凝胶(M.3CSG),以化学气相沉积工艺对其进行了硅烷化疏水改性，采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、力学性能测试、吸附性能测试等手段对材料进行了表征测试。结果表明：M-CSG气凝胶具有各向异性的取向微孔结构，GO的加入提高了M-CSG气凝胶的力学强度。M-CSG气凝胶对多种油和有机溶剂均具有良好的吸附能力，对氯仿的最大吸附量可达62g/g,并在10次循环吸附-解吸后仍保持优异的吸附性能。M-CSG气凝胶作为一种可重复使用的绿色吸附材料在油品回收和环境保护方面具有很大的应用潜力。     

石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶的制备及吸油性能评价EI北大核心CSCD

以氧化石墨(GO)为主要原料,并引入高分子羧甲基纤维素(CMC),采用水热还原结合冰模板的方法,经常压干燥和疏水改性,制备石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶(HGA/CMC)。通过SEM、FT-IR、XPS、电子万能试验机等手段对该气凝胶进行表征,证明了GO与CMC的有效复合和疏水改性的成功。将HGA/CMC用于油品吸附,结果表明:HGA/CMC可利用其丰富的孔道结构吸附纯油品,对油品的吸附量在70.28~172.78 g·g^(-1),且油品密度越大,单位质量气凝胶可吸附的油品质量越大。此外HGA/CMC能选择性地吸附水上浮油、水底重油并高效分离水中乳化油,且通过机械挤压可实现HGA/CMC的循环再生利用,10次挤压再生后其吸附量仅损失15%,是具有应用潜力的含油污水治理材料。     

增强改性SiO2气凝胶复合材料的研究进展

SiO₂气凝胶是一种含有纳米介孔结构的轻质固体材料，具有高孔隙率、高比表面积、低导热性、低介电性等特性，在隔热、吸附、吸声、发光、催化、电子等工业领域具有广阔的应用前景。但SiO₂气凝胶自身孔结构存在易碎、易坍塌等缺陷，导致应用受到较大限制。在保持SiO₂气凝胶良好特性的前提下，对其进行增强改性制备力学性能优良的SiO₂气凝胶复合材料是近年来的研究热点。本文报道了无机/有机纤维增强改性SiO₂气凝胶、有机聚合物增强改性SiO₂气凝胶及无机物掺杂增强改性SiO₂气凝胶等复合材料的主要制备工艺过程、材料综合性能表现及增强改性机制，探讨了增强改性SiO₂气凝胶复合材料研究进展及重点方向，以期为增强改性SiO₂气凝胶复合材料的研究和应用提供新的设计思路。      

常压制备低孔径高比表面积疏水SiO2气凝胶

以正硅酸乙酯为先驱体,丙三醇为干燥控制化学添加剂(DCCA),通过酸碱两步溶胶-凝胶法制备了二氧化硅气凝胶,同时利用六甲基二硅氮烷(HMDZ)和正己烷的混合液对湿凝胶进行表面疏水改性。测试分析了所制备气凝胶的密度、疏水性、比表面积和形貌。结果表明,经过表面改性的SiO2气凝胶具有良好疏水性,与水的接触角约为139.4°,比表面积为952m2/g,平均孔径为5～10nm,孔隙率达94.2%,且其密度仅为0.127g/cm3。