一种二氧化硅气凝胶的制备方法
【专利摘要】本发明涉及的是一种二氧化硅气凝胶的制备方法，其特征在于将正硅酸乙酯、乙醇和二次水进行反应，催化剂为盐酸，反应所得的乙醇液即为前躯体；将前躯体用氨水调节其pH值，采用一定的凝胶时间，即可得复合材料；将所得的复合材料在一定条件下进行干燥，即可得二氧化硅气凝胶。
【专利说明】
一种二氧化硅气凝胶的制备方法
(一)技术领域:
[0001]本发明涉及气凝胶材料制备领域，特别是一种二氧化硅气凝胶的制备方法。
(二)【背景技术】:
[0002]二氧化硅气凝胶是一种具有纳米孔结构的无机非金属材料，主要组成是二氧化硅和空气。气凝胶的分散介质是空气，其中空气体积比达到百分之九十以上，而且球状小颗粒通过无规则排列而构成。三维网状结构是二氧化硅气凝胶最大的特点。正是由于二氧化硅气凝胶有这种特殊结构，因此其具有很多其他材料所没有的特殊性质。比如极小的密度(0.03-0.35g/cm3)、极大的比表面积(600-1000m2/g)、极小的孔径(小于20nm)、极低的导热系数(约为0.013w/m.K)、极高的孔隙率(99%)等。
[0003]由于二氧化硅气凝胶有上述的各项性质，因此它在诸多方面得到了广泛应用。如二氧化硅气凝胶的低密度性质可应用于催化剂和催化剂载体、吸附剂、传感器、燃料储存及缓释剂等。二氧化硅气凝胶的热导率低，因此具有最好的绝热材料、透明性、耐高温和轻质等特点，可应用于建筑节能材料、保温隔热材料、浇注用磨具、热能和冷藏器具等。在光学方面二氧化硅气凝胶有低折射率和透明性，可应用于切伦科夫探测器、光波导和低折射率光学材料等。二氧化硅气凝胶还具有低介电常数、高比表面积的光学性能，可应用于微电子行业中的介电材料、电极材料和超级电容器等。同样由于其有低声波传播速率的声学性质，还可应用于在声耦合器件、消音箱、减震材料及吸音材料等。
[0004]随着科学技术的飞速发展，二氧化硅气凝胶是现在已知的一种性能优异的材料，二氧化硅气凝胶作为一种新型的纳米多孔材料，由于其本身的特殊结构使得这种材料具有各种优异的性能，如低介电常数、低密度、低声波传播速度、高孔隙率、低导热系数、高的比表面积等性能在化学、热学和电学、声学以及光学上都具有优势，更是在制作超强的绝热材料、环境治理还有化工催化方面有着广泛的应用前景，这对于在工业生产中节约能源，减少排放污染等都有着重要的意义。
[0005]气凝胶大多数是通过金属烷氧基化合物或可溶性金属盐为原料的低密度、纳米多孔材料，其制备一般分为三个部分:溶胶-凝胶过程、老化过程和干燥过程。对于二氧化硅气凝胶的制备研究来说，主要研究方向在不同的硅源对其结构性能的影响、对于置换溶剂方面的改进、修饰剂以及干燥环节的改进。
(三)
【发明内容】
:
[0006]本发明的目的在于提供一种二氧化硅气凝胶的制备方法，它针对上述情况，发明一种操作简便、成本低廉、高效的制备方法。
[0007]本发明的技术方案:一种制备二氧化硅气凝胶的方法，其特征在于它包括以下步骤:
[0008](I)前躯体的制备；
[0009]将正硅酸乙酯、乙醇和二次水进行反应，催化剂为盐酸，反应所得的乙醇液即为前躯体。
[0010](2)复合材料的制备；
[0011]将前躯体用氨水调节其pH值，采用一定的凝胶时间，即可得复合材料。
[0012](3)复合材料的干燥；
[0013]将所得的复合材料在一定条件下进行干燥，即可得二氧化硅气凝。
(四)【具体实施方式】:
[0014]以下将通过【具体实施方式】的形式再对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅局限于以下的【具体实施方式】，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0015]实施例1:前躯体的制备
[0016]将正硅酸乙酯、乙醇、水及催化剂(盐酸)加入三口瓶中，温度控制在60-650C。各反应物的体积比正硅酸乙酯:乙醇:水=1:1.32:0.64;催化剂用量为乙醇体积的10%，催化剂为0.1mo I/L盐酸的乙醇溶液，反应I Oh后冷却出料，即可得前躯体。
[0017]实施例2:复合材料的制备
[0018]将制备好的前躯体用氨水调节其pH值至6.4，凝胶时间为15?20min。再将调节好PH值的前躯体先倒入洗净的模具中，然后将准备好的材料一端投入前体中，再将另一端缓慢降低，使前躯体能够充分的浸没材料，静置后即可得复合材料。
[0019]实施例3:复合材料的干燥
[0020]将制备好的复合材料取出放置于瓷砖上，先将其放在通风橱中，通风时间以不会滴落液体为准，再将其放入烘箱中。烘箱起始温度设置为35°C，维持3_4h后升至80°C，维持80°C数小时后，再将温度升至105°C，数小时后即可得二氧化硅气凝胶。
【主权项】
1.一种二氧化硅气凝胶的制备方法，其特征在于它包括以下三个步骤:(1)前躯体的制备；(2)复合材料的制备；(3)复合材料的干燥，即可得二氧化硅气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅气凝胶的制备方法，其特征在于将正硅酸乙酯、乙醇和二次水进行反应，催化剂为盐酸，反应所得的乙醇液即为前躯体。3.根据权利要求1所述的一种二氧化硅气凝胶的制备方法，其特征在于将前躯体用氨水调节其PH值，采用一定的凝胶时间，即可得复合材料。4.根据权利要求1所述的一种二氧化硅气凝胶的制备方法，其特征在于将所得的复合材料在一定条件下进行干燥，即可得二氧化硅气凝胶。
【文档编号】C01B33/16GK105948063SQ201610547536
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】祁世波, 彭瑞芬, 卢明毫
【申请人】天津工业大学