二氧化硅气凝胶制备及应用课件.ppt

二氧化硅气凝胶制备及应用,姓 名：专 业：,1,目录,什么是气凝胶-二氧化硅气凝胶；,1,2,3,4,各种制备方法的优缺点；,“常压干燥法”的原理、工艺及原料；,“常压干燥法”的优缺点；,二氧化硅气凝胶的应用情况,5,2,1 气凝胶,气凝胶，英文aerogel，又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。气凝胶是一种固体物质形态，气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等等。任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低密度，则皆可以称之为气凝胶。,3,二氧化硅气凝胶一般常见的气凝胶为硅气凝胶，其最早由美国科学工作者Kistler在1931年制得。如下左图是sio2气凝胶的结构图；右图是气凝胶的成品图,4,气凝胶的性质 SiO2气凝胶具有独特的介孔结构和性能，应用领域广泛。,1.隔热性 SiO2气凝胶材料具有极低的导热系数，可达到低于静态空气的热导系数2.隔音性由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。3.非线性光学性质硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构有发光效应4.过滤与催化性质材料孔洞大小分布均匀，气孔率高，是一种高效气体过滤材料5.折射率可调性硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光中的可见光部分，并阻隔其中的红外光部分,5,2 SiO2气凝胶制备方法,1）溶胶凝胶法2）有机金属化合物的热裂解法3）溶剂沉淀法4）化学气相沉积法,6,溶胶凝胶法,溶胶凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。,7,干燥方法,2.1 超临界干燥工艺2.2 常压干燥工艺2.3 压力介于常压和超临界压力之间的干燥2.4 冷冻干燥法（freeze drying）,8,3 常压干燥工艺,基本原理：是首先用一种或多种低表面张力的溶剂替换湿凝胶中的孔隙溶液并通过改性使凝胶表面疏水化，防止在干燥过程中发生过度收缩变形和结构破坏。原料：无水乙醇EtOH、去离子水、盐酸、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。分类2.3.1 网络增强法 2.3.2 多步溶剂交换-表面改性法 2.3.3 一步溶剂交换-表面改性法 2.3.4 共前驱体改性法 2.3.5 二次表面改性法,9,常压工艺流程,10,常压工艺流程,11,常压工艺的优缺点,12,二氧化硅气凝胶的应用,二氧化硅气凝胶具有超低的密度(0003029cm3)、超高的气孔率(80998)和超细的结构(微观网络骨架与孔隙一般都进入纳米范畴，比表面积可达800m2g以上)，由此带来一系列热、光、电、声、吸附方面的优异性能，在保温隔热、光导、介电、声阻隔音、吸附、催化等领域有着广阔的应用前景。目前已经广泛应用于航天、石油化工、冶炼、市政供暖等领域。4.1 热学特性与应用4.2声学特性与应用4.3 在催化剂及催化载体方面的应用4.4 在其他方面的应用,13,谢谢！,14,