钯掺杂碳气凝胶的制备及表征

采用溶胶-凝胶合成、离子交换、溶剂交换、CO2超临界干燥技术制备了2,4-二羟基苯甲酸钯-甲醛有机气凝胶,并经1050℃高温碳化处理得到其碳气凝胶,获得了最高理论密度为21%、最低理论密度为2%的气凝胶,发现随着溶液浓度的降低和酸性的增强,气凝胶的凝胶时间延长.采用热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱对样品进行了分析,观察了掺钯前后其断面形貌,掺钯后碳气凝胶中除具有碳的微晶外,还具有明显的晶体峰.     

复合气凝胶的热物性研究

气凝胶是一种以纳米粒子或高聚物分子为骨架组成的超低密度多孔性非晶固体材料,是通过溶胶一凝胶技术和超临界干燥技术制备的,具有许多特殊的性质,但由于气凝胶质地较脆,不易施工,限制了大范围的实际应用,因此采用纤维增强的复合气凝胶是提高气凝胶综合性能的途径之一.本文就纤维增强复合气凝胶的隔热性能、耐火分隔性能等热物性进行了研究...     

SiO2-TiO2复合气凝胶制备研究

采用同步溶胶凝胶方法,制备了TiO2分布均匀的SiO2-TiO2复合气凝胶.研究了SiO2溶胶预反应时间、不同催化剂和螯合剂对复合溶胶凝胶过程的影响,并用BET、SEM和XRD等测试方法对其结构进行了表征;复合SiO2-TiO2气凝胶具有典型的气凝胶特征,其比表面积为483.35m2/g,密度在0.1～0.12g/cm3范围内.     

老化过程参数对新型纳米材料有机气凝胶特性影响研究

有机气凝胶是一种结构可控、低密度、非晶态纳米多孔材料。本文首次详细考察了酸老化过程参数对气凝胶特性的影响。结果发现 :酸浓度存在一个合适的值可使气凝胶密度最小 ,酸老化时间对气凝胶特性有一定影响 ,HCl、HAc、三氟乙酸 (SF)的老化作用相近 ,对气凝胶最终密度无太大影响。     

石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶材料的制备及其吸附性能研究

目的以石墨烯量子点为填充材料,纤维素为基体,制备石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶。方法以原生木浆纤维为原料,氯化锌溶液为溶剂来溶解纤维素,以无水硫酸钠为成孔剂,石墨烯量子点为填充材料,经水洗固化、低温冷冻干燥制备纤维素气凝胶复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、吸附实验等研究气凝胶的微观结构和对甲基蓝的吸附性能。结果制备的气凝胶材料具有三维多孔结构,大孔较多,密度低,纤维素气凝胶的密度为0.113 g/cm^3,吸附率为5.85%;复合气凝胶的密度为0.116 g/cm^3,吸附率为11.22%。结论石墨烯量子点的加入改善了纤维素气凝胶对甲基蓝的吸附效果。     

柔性气凝胶材料的制备及应用研究进展

气凝胶是一种纳米级多孔固体材料,具有高比表面积、极高的孔隙率、极低的密度、极低的热导率等优点,但也存在脆性高、柔韧性差的问题。近年来,具有良好压缩回弹特性和抗弯折性能的柔性气凝胶克服了传统气凝胶柔韧性差的缺点,受到研究人员的广泛关注。本文首先概括了柔性气凝胶的种类,根据气凝胶材料组成成分的不同,将其分为氧化硅柔性气凝胶、碳基柔性气凝胶、生物质柔性气凝胶和纤维质柔性气凝胶;然后,系统总结了柔性气凝胶常用的制备方法,如溶胶-凝胶、老化、干燥等工艺,对比分析了不同制备工艺生产的气凝胶在性能上的差异;此外,介绍了柔性气凝胶在环保、光学、生物医学、柔性电子传感器以及航空航天等领域的应用;最后对柔性气凝胶的发展做了总结和展望。     

间苯二酚-糠醛气凝胶的制备与表征

以氢氧化钠为催化剂和乙醇为溶剂合成间苯二酚-糠醛凝胶,经乙醇超临界干燥后得到有机气凝胶.间苯二酚与催化剂的摩尔比、间苯二酚与糠醛的摩尔比以及反应物总浓度等制备条件是影响有机气凝胶密度的主要因素.TEM和N2吸附法表明,有机气凝胶具有典型的三维纳米网络结构,网络颗粒约为10nm,平均孔径为7.8nm,其BET表面积和中孔体积分别为589 m2/g和1.106 cm3/g.     

苯酚-三聚氰胺-甲醛气凝胶的制备与表征研究

通过溶胶-凝胶工艺及超临界干燥过程制备了苯酚-三聚氰胺-甲醛(PMF)气凝胶,考察了不同反应物配比对凝胶时间和气凝胶密度的影响,所制备的PMF气凝胶在85℃时凝胶时间在2~6h之间,密度可低至38mg/cm~3,与传统的三聚氰胺-甲醛(MF)气凝胶体系相比,凝胶时间和密度都大大降低。采用场发射扫描电镜、N_2吸脱附、红外和热重对气凝胶的结构进行了表征,结果表明,PMF气凝胶具有典型的三维网络骨架结构,其骨架是由大量纳米级的颗粒组成的;气凝胶的比表面积可达383.03m~2/g,其孔径分布主要集中在19nm左右,是典型的介孔材料。热重分析表明,PMF气凝胶在380℃以下具有较好的热稳定性。     

老化过程参数对新型纳米材料有机气凝胶特性影响研究

有机气凝胶是一种结构可控、低密度、非晶态纳米多孔材料。本文首次详细考察了酸老化过程参数对气凝胶特性的影响。结果发现：酸浓度存在一个合适的值可使气凝胶密度最小，酸老化时间对气凝胶特性有一定影响，Ｈｃｌ、ＨＡｃ、三氟乙酸（ＳＦ）的老化作用相近，对气凝胶最终密度无太大影响。     

室温条件下乙腈为溶剂炭气凝胶的制备与机理分析

与传统炭气凝胶制备不同,在室温条件下以乙腈为溶剂,间苯二酚和甲醛为前驱体,盐酸为催化剂,采用溶胶-凝胶、超临界干燥结合高温炭化工艺制备炭气凝胶(密度低至约50 mg.cm-3)。红外光谱、比表面积和孔径分布、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射等测试表明,所制炭气凝胶是一种类石墨结构的非晶态材料,具有纳米骨架网络结构,比表面积达1 300 m2.g-1。对比不同配比气凝胶的SEM发现,气凝胶的颗粒尺寸为40 nm～70 nm。分析溶胶-凝胶过程中的温度变化和乙腈在凝胶化中作用得知,由于盐酸的催化和反应放热共同作用,实现了室温下间苯二酚和甲醛的加成和缩聚反应,并最终形成凝胶;乙腈在反应中起着一种分散剂的作用。     

玻璃纤维复合气凝胶绝热毡质量分级的实施和探讨

玻璃纤维复合气凝胶绝热毡是一种新型纳米孔气凝胶复合绝热材料，相比传统绝热材料它具有密度低、孔隙多、绝热性能优良等特点，在航天、石化、汽车等行业领域具有广泛的应用前景。本文对气凝胶复合绝热毡国内外标准进行了比对，介绍了一种产品质量分级方法和气凝胶复合绝热毡质量分级标准，列举了国内主要生产企业的产品质量评价结果和性能比对情况，对于分析我国气凝胶产品质量现状，推广气凝胶绝热材料应用，推动绝热制品行业高质量发展具有一定的借鉴意义。     

疏水SiO2气凝胶的制备及表征

以聚二乙氧基硅氧烷(PDEOS)为原料,通过六甲基二硅氮烷(HMDZ)改性剂对制备的凝胶进行表面改性,并常压干燥得到疏水的SiO2气凝胶.研究了改性剂用量对气凝胶疏水性和结构的影响.疏水气凝胶与水的接触角达120°,常压干燥制备的气凝胶具有典型的气凝胶结构特征,气凝胶颗粒尺寸＜100nm,密度和比表面积分别在140～255kg/m3和480～605m2/g范围内.     

纳米多孔气凝胶材料在催化和吸附领域的应用

采用溶胶-凝胶法和超临界干燥工艺制备而成的气凝胶是一种新型的多孔非晶固态材料,具有独特的纳米多孔网络结构以及极低的密度、高比表面积和高孔隙率等特性,蕴藏着广阔的应用前景.本文通过对气凝胶材料结构性能的分析,对其在纳米催化和吸附分离净化领域的应用进行了综述和展望.     

基于纳米材料的气凝胶制备及应用

气凝胶是一种三维多孔材料,具有孔隙率高、比表面积大、密度低等特性。以纳米材料构筑气凝胶可进一步调控孔隙结构、改善机械强度,同时还能赋予气凝胶高导电性、低热导率、高吸附性和隔音吸声等特性,在储能、保温隔热、吸附材料等领域有重要的应用。重点对近年以纳米颗粒、纳米纤维素、碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯等不同形态纳米材料构筑的气凝胶的制备、结构、性能和应用进行了综述,同时展望了气凝胶的发展前景与方向。     

疏水SiO_2气凝胶的常压制备及其在棉织物上的应用研究

以甲基三甲氧基硅烷为前驱体,甲醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法,常压干燥制备了块状疏水SiO_2气凝胶,并将SiO_2气凝胶与PDMS(聚二甲基硅氧烷)混合应用到棉织物上,制备了超疏水功能棉织物。探讨了不同条件对气凝胶凝胶时间、密度和孔隙率的影响,得出了最佳工艺。利用场发射扫描电镜、接触角测试等对气凝胶和整理棉织物的表面形貌和疏水性能进行了研究。结果表明,制备的块状SiO_2气凝胶与水的接触角为151.0°,达到超疏水效果,且具有三维网络连续多孔微结构;经PDMS/SiO_2气凝胶混合液整理棉织物的接触角达到155.4°,其表面覆载了大量的SiO_2气凝胶颗粒,通过PDMS低表面能特性与SiO_2气凝胶三维网络多孔微观粗糙结构的协同,并结合PDMS对气凝胶及纺织品之间的交联粘结作用,实现了超疏水效果。     

超稳定石墨烯气凝胶的电磁屏蔽性能研究（英文）

石墨烯气凝胶(GAs)在解决下一代电子器件电磁屏蔽污染方面引起了广泛关注.但是,由于超轻石墨烯气凝胶在复杂环境中结构不稳定,其在电磁屏蔽的实际应用中仍面临巨大的挑战.在此,我们提出一类机械结构稳定的石墨烯气凝胶,其展示出优异可靠的电磁屏蔽性能.这类气凝胶呈现出面面堆叠的结构,在密度ρ=3.7 mg cm-3,高度1 m m时,电磁屏蔽效能可达到6 4.1 d B,比电磁屏蔽效能达到173,243 dB cm2g^-1,远超现有报道的碳基材料.同时,石墨烯气凝胶具有优异的环境适应性,在机械形变、极端温度、燃烧及水下等环境中均可保持性能稳定.此外,制备的石墨烯气凝胶可通过真空袋装工艺进行包装运输,解决了超轻材料实际应用中低密度与大体积的矛盾,且在这一极端变形过程中材料结构和性能均未产生破坏.该研究为石墨烯气凝胶电磁屏蔽材料的实际应用铺平了道路,且拓展了其实际应用场景,比如航天、军事战机及海洋领域.     

聚酰亚胺气凝胶及其薄型复合材料的制备和性能研究

航天器和尖端武器等领域对热导率低且柔性可弯曲的高性能隔热材料需求迫切。典型的二氧化硅基、氧化铝基和碳基等无机质气凝胶隔热材料因力学性能差、脆性大且不可弯曲等缺点无法满足狭窄空间及弯曲型面的隔热需求。相比无机气凝胶,聚酰亚胺(PI)气凝胶具有良好的力学性能和柔韧性能,同时具有低热导率特性,使其在柔性隔热材料方面具有广阔的应用前景。本工作采用溶胶-凝胶法,利用超临界干燥技术研制了聚酰亚胺气凝胶及其复合材料。研究表明：PI气凝胶的密度低至0.032 g/cm³,热稳定性能优异,热导率为0.025 8 W/(m·K);PI气凝胶薄型复合材料的热导率为0.023 0 W/(m·K),与无机气凝胶复合材料隔热性能相当,并表现出良好的柔性特点。本研究还首次报道了薄型柔性PI气凝胶复合材料。     

酸碱条件对水玻璃为源制备SiO2气凝胶的影响

以廉价的工业水玻璃为凝胶前躯体,柠檬酸为凝胶促进剂,使用溶胶-凝胶与CO2超临界干燥工艺制备了块状的SiO2气凝胶,并探讨了酸性和碱性条件对所制备SiO2气凝胶结构与性能的影响.实验结果表明:水玻璃在酸性条件(pH≈4)和碱性条件(pH≈10)下均可以制备出完整、无开裂的二氧化硅气凝胶块体样品,酸性和碱性环境对水凝胶和最终SiO2气凝胶结构和性能的影响较大.酸性条件下获得的水凝胶呈透明块体,而碱性条件下所得水凝胶为白色不透明体.与碱性条件下制备的SiO2气凝胶相比,酸性条件下所得气凝胶具有更高的比表面积、较大的密度以及尺寸较小的胶体粒子.     

利用离子液体制备无机气凝胶的研究进展

气凝胶具有三维纳米多孔网络结构,独特的结构使它具有低密度、高比表面积和高孔隙率等性质以及低热导率、低介电常数和低声传播速率等性能,在隔热、介电、隔声、催化、吸附等领域具有广阔的应用前景.然而,溶剂-凝胶法作为目前制备气凝胶最成熟、应用最广的技术,需要使用大量的有机溶剂,严苛而危险的超临界干燥工艺进一步推高了成本,限制了气凝胶的大规模工业化生产和应用,因此,降低成本和在常压干燥条件下制备高比表面积的块状气凝胶是气凝胶产业急需解决的问题.离子液体被称为21世纪的绿色溶剂,具有低蒸气压、低表面张力、高催化性和高溶解性等特殊性质.离子液体与气凝胶材料的发展几乎同步,但直到2000年两种材料才产生交集.离子液体作为模板剂具有微观结构导向作用,使纳米孔结构均一化,其不挥发性和低表面张力保证了老化和常压干燥过程中纳米孔结构不会因毛细管力而坍塌破坏,另外其催化作用可以缩短凝胶时间.因此,离子液体为常压干燥合成气凝胶提供了新的工艺路线.目前,有关借助离子液体制备 SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、SiO2-TiO2复合气凝胶、炭气凝胶等无机气凝胶的探索均已展开,其中制备 SiO2气凝胶的研究最多,涉及工艺、微观结构、掺杂和应用等方面.通过常压干燥可获得比表面积高达677 m2/g 的块状气凝胶,通过选用不同的离子液体还可以控制纳米孔的微观形貌,所得 SiO2气凝胶产物在电化学、生物、吸附等领域有较高的应用潜力.利用离子液体替代有机溶剂可以使得到的TiO2气凝胶不经煅烧即含有锐钛矿相,通过金属原子 Ag、Fe、Ge等掺杂改性,可进一步提高锐钛矿相的结晶度,提升其光催化性能.利用离子液体制得的 SiO2-TiO2复合气凝胶具有一定强度和良好的光催化活性.此外,除在传统的溶胶-凝胶法中用作模板剂或催化剂外,离子液体还可作为新型的炭源用于制备炭气凝胶,即通过熔盐法高温炭化裂解离子液体"自上而下"直接制备.这种方法可以制备杂原子在原子水平上均匀分布的功能化炭气凝胶,无需制备有机气凝胶前驱物,极大缩短制备周期,并且炭气凝胶产物的比表面积相对更高,得到了科研界的广泛关注.     

超低密度SiO2气凝胶快速制备的新方法

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用酸碱二步催化溶胶-凝胶法,结合超临界干燥技术制备了超低密度SiO2气凝胶.通过采用CH3CN为稀释剂,有效地降低了胶凝温度(室温),缩短了胶凝时间,从而达到了快速制备SiO2气凝胶的目的.利用SEM、BET等方法对干燥不同程度的低密度SiO2气凝胶微结构进行了研究.