超临界流体干燥理论、技术及应用

超临界流体干燥法是制备具有很高比表面和孔体积及较低堆密度、折光指数和热导率的块状气凝胶或粉体的重要途径之一。本文详细评述了超临界流体干燥理论和技术的历史背景与研究现状，简要介绍了气凝胶在催化剂、热绝缘材料、高能物理粒子探测器、超细材料、玻璃和陶瓷等诸方面的应用和发展前景。     

超临界流体干燥技术的应用研究进展

超临界流体干燥技术作为一种新型绿色技术被广泛应用于气凝胶干燥、饱水文物干燥、医用材料制备、催化剂制备、超细材料制备、食品干燥、低阶煤干燥、木材干燥、液相色谱填料基质多孔硅球制备等诸多领域,文章主要对超临界流体干燥技术相对于传统干燥技术的优势及其应用研究进展进行介绍.     

超临界石油醚干燥和超临界二氧化碳干燥在制备有机和炭气凝胶中的比较研究

热固性酚醛树脂—羟甲基三聚氰胺经历聚合反应、溶胶—凝胶、超临界干燥和裂解过程生成了有机和炭气凝胶。比较了超临界石油醚干燥(240℃、6．0MPa下1h)和超临界二氧化碳干燥(60℃、10．0MPa下7d)在制备有机和炭气凝胶过程中的作用。结果发现：超临界石油醚干燥时间比超临界二氧化碳的显著短，虽然前者制备的有机气凝胶的BET比表面和中孔孔容比后者小，但前者制备的有机气凝胶在热裂解过程中的热稳定性比后者好，因此，超临界石油醚干燥制备的炭气凝胶的BET比表面和中孔孔容均比超临界二氧化碳的大。超临界石油醚干燥可以替代超临界二氧化碳干燥来制备炭气凝胶。     

超临界流体干燥制备超细Pr6O11

以化学纯氧化镨和氨水为原料,用"溶胶-凝胶"法结合"超临界流体干燥"技术制备超细镨气凝胶.在850℃煅烧镨气凝胶,用XRD和TEM进行表征,重点考察超临界干燥、煅烧对镨气凝胶晶态、形貌和尺寸的影响.结果显示:超临界干燥可制得分散性好的疏松黄色Pr(OH)3柱状结晶体,其长度介于0.3～0.8μm之间,宽度介于20～70nrm之间;850℃下热处理,Pr(OH)3柱状结晶体热解得到超细Pr6O11晶粒,且柱状结晶体因烧结发生一定程度粘连.     

超临界CO2流体干燥合成ZrO2气凝胶及其表征

以无机盐为原料,采用沉淀法结合超临界CO2流体干燥技术成功地制备了ZrO2气凝胶.借助TG/DSC、XRD、TEM、DLS以及N2物理吸附等手段对其性能进行表征.结果显示,超临界CO2流体干燥可以有效地防止干燥过程中胶体粒子之间的硬团聚作用,在基本保持湿凝胶网络结构的情况下实现液相的脱除,从而使合成的ZrO2具有高比表面积和大孔体积等特点.此外,样品的TEM和DLS分析显示,纳米ZrO2颗粒首先形成具有空间网络结构的簇团,尺寸为数百个纳米的簇团堆积形成ZrO2气凝胶;气凝胶的空间网络结构特征在中等温度的热处理过程中不会遭到完全破坏.     

Ce-La-Mn超细粒子的制备、表征及催化性能研究

以碳酸铈、氧化镧和硝酸锰为主要原料,采用"溶胶-凝胶"法结合"超临界流体干燥"技术获取Ce-La-Mn气凝胶,在850℃热处理制备Ce-La-Mn混合氧化物,并采用TG-DTA、XRD、FT-IR和TEM进行表征,用"2CO+2NO=2CO2+N2"特征反应测试超细粒子的催化活性,考察超临界流体干燥技术与铈掺杂对超细Ce-La-Mn混合氧化物的结构、形貌和催化活性的影响。结果显示:经260℃超临界流体干燥得到的Ce-La-Mn气凝胶为分散性好的棕色絮状粉末,由大量直径小于10nm的球型颗粒组成,晶相为CeO2、MnO、La5O7NO3和La(OH)2NO3;经850℃热处理得到的Ce-La-Mn混合氧化物的粒径约为20nm,晶相为LaMnO3+λ、La2O3和CeO2;铈掺杂增加了LaMnO3+λ晶格中氧空缺数量,改善了催化的气氛条件,提高了Ce-La-Mn混合氧化物的催化活性。     

Co1-xZnxFe2O4铁氧体气凝胶的制备及其性能研究

采用醇-水溶液加热法结合超临界流体干燥(SFCD)制备了Co10xZnxFe2O4铁氧体气凝胶,对样品进行了XRD、BET、VSM、ICP及TEM等表征.结果表明.所得铁氧体气凝胶为单一尖晶石结构,具有较高的比饱和磁化强度、较大的矫顽力以及较高的比表面积;在一定范围内,改变Zn含量可以改善CoZn铁氧体气凝胶的性能.     

PMMA/SiO2复合气凝胶的研制

利用溶胶-凝胶技术和超临界干燥技术,制备了PMMA/SiO2复合气凝胶,并对气凝胶样品进行了表征。     

Al2O3气凝胶的制备技术研究

Al2O3气凝胶是一种新型、轻质的纳米多孔材料,具有许多独特的物理、化学性质和潜在的应用价值.综述了Al2O3气凝胶的超临界干燥及非超临界干燥制备方法以及各种制备参数(醇铝盐与水的比例、醇盐的类型、溶剂的类型、温度、乙醇的用量、由催化剂所决定的溶液的pH值、老化时间以及干燥过程)对Al2O3气凝胶性质的影响,并探讨了Al2O3气凝胶进一步研究的方向.     

二氧化硅气凝胶的制备方法研究

二氧化硅气凝胶的制备主要经历溶胶-凝胶过程以及随后的超临界干燥过程.详细描述了这2个阶段的特点,并对不同干燥方法进行了比较.同时也对影响二氧化硅气凝胶结构和性质的因素进行了分析.     

硅气凝胶纳米材料的力学性与增韧

本文综述了低温超临界干燥制备的块状硅气凝胶纳米材料的力学性能特征，论核实 了材料密度与硅气凝胶的力学性能的关系。     

炭二氧化硅复合气凝胶的合成及结构分析

将二氧化硅溶胶和间苯二酚-甲醛溶液混合,经溶胶凝胶反应得到复合湿凝胶. 再经超临界干燥和炭化得到炭-二氧化硅复合气凝胶. 分别用氢氟酸刻蚀和空气烧蚀复合气凝胶中的二氧化硅和炭,得到结构完整的炭气凝胶和二氧化硅气凝胶. 复合湿凝胶经常压干燥、炭化和氢氟酸刻蚀能得到炭干凝胶. 利用透射电镜和低温氮气吸附对上述凝胶的微结构进行了表征. 结果表明：复合气凝胶中,炭和二氧化硅纳米网络各自连续并相互嵌套. 由于二氧化硅纳米网络的支撑作用,复合凝胶在超临界干燥和高温炭化过程中体积收缩减小,网络塌陷降低. 所得炭气凝胶具有高比表面（934m²/g）和高孔容（3.9cm³/g）的特点.     

超细粒子氧化铝的制备

本文讨论了用超临界流体干燥混凝胶制备氧化铝超细粒子的影响因素；一类为超临界流体的影响因素．其甲温度和压力具有明显的影响，有一较台适的超临界温度达最大比表面积；但超临界压力越低，比表面积越大。加热速率几乎没有影响。另一类为制备混凝胶的影响因素，包括水解温度、加水比例．异丙醇铝固体浓度等均有一最佳制备条件。     

不同干燥工艺制备CaO-ZrO_2复合氧化物粉体及粉体性能表征

采用烘箱干燥、乙醇脱水－烘箱干燥及乙醇脱水－超临界流体干燥三种工艺对共沉淀制备的ＣａＯ－ＺｒＯ２复合水凝胶进行脱水处理，考察了干燥工艺对产品粉体性能的影响。结果表明，有机溶剂置换－超临界流体干燥法制备的粉体比表面积和比孔体积都比较大，粒径较小且分布均匀，作为陶瓷及催化材料性能明显优于其他两种方法制备的粉体     

超临界流体干燥法制备MnZn铁氧体超细粉末 Ⅰ.制备参数对粉末织构的影响

本文采用胶体——超临界流体干燥法制得超细ＭｎＺｎ铁氧体粉末。通过Ｘ－射线衍射技术和比表面的测定等对粉末的结构参数进行了测定。其中主要考察了Ｍｎ、Ｚｎ含量、ｐＨ值，溶液浓度以及超临界流体干燥参数（温度、时间和压力等）对粉末织构的影响。并对各种凝胶粉末的织构进行了比较。     

常压干燥法制备炭气凝胶

炭气凝胶是一种具有交联状结构的新型纳米多孔材料,它是用溶胶－凝胶法和超临界干燥工艺制成的有机气凝胶（RF）经炭化得到的。它具有比表面积大和电导率高等特性,可用作超级电容器和可充电电池理想的电极材料。通过优化传统制备炭气凝胶的工艺,成功地在常压条件下制备出了高RC比（间苯二酚为催化剂的摩尔比）的RF气凝胶和炭气凝胶。用扫描电子显微镜（SEM）、比表面积测试与孔径分布（BET）等方面对其微结构进行了研究。结果表明,常压干燥法制备的炭气凝胶具有纳米网络结构和大比表面积。用常压干燥代替了超临界干燥,大大降低了制备成本,扩展了其应用前景。     

常压制备玻璃基疏水SiO2气凝胶

以水玻璃为原料,通过三甲基氯硅烷(TMCS)和六甲基二硅氧烷(HMDSO)的混合改性剂对制备的水凝胶直接进行表面疏水改性,经乙醇洗涤后可在常压条件下干燥得到疏水SiO2气凝胶,避免了超临界干燥和大量的溶剂交换,大幅度降低了成本,并研究了溶胶pH值对凝胶过程和改性剂组成对气凝胶性质的影响。常压干燥制备的气凝胶密度和比表面积分别在100~160Kg/m3和500~720m2/g范围内。     

不同干燥工艺制备CaO—ZrO2复合氧化物粉体及粉体性能表征

采用烘箱干燥、乙醇脱水－烘箱干燥及乙醇脱水－超临界流体干燥三种工艺对共沉淀制备的ＣａＯ－ＺｒＯ２复合水凝胶进行脱水处理，考察了干燥工艺对产品粉体性能的影响。     

超临界流体干燥法制备MnZn铁氧体超细粉末：I.制备参数对粉末织？…

本文采用胶体－超临界流体干燥法制得超细ＭｎＺｎ铁氧体粉末，通过Ｘ－射线衍射技术和比表面的测定等以粉末的结构参数进行测定。其中主要考察了Ｍｎ，Ｚｎ含量，ｐＨ值，溶液浓度以及超临界流体干燥参数（温度，时间和压力等）对粉末织构的影响，并对各种凝胶粉末的织构进行了比较。     

纳米多孔SiO2气凝胶的常压制备及应用

采用多聚硅(E-40)为前驱体摸索了用溶胶-凝胶方法制备SiO2气凝胶的不同反应条件,探索和采用了常压干燥技术.在免除了昂贵繁琐的超临界干燥过程之后,气凝胶的制备成本下降,生产效率提高,并能成规模批量生产多种规格的SiO2气凝胶.采用适当的方法将SiO2气凝胶与聚酰亚氨和无纺布等材料进行复合,制成能耐高温的柔性隔热保温薄膜和高效吸附材料.