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《湘潭大学》 2002年
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溶胶—凝胶法制备二氧化硅气凝胶纳米材料的研究

李伟  
【摘要】: 二氧化硅气凝胶是一种新型的纳米、多孔、低密度非晶态材料,具有连续的三维网络结构,典型的网络直径均为纳米级(1~100nm),源于其独特的纳米结构,二氧化硅气凝胶具有很多有趣的性质。但是二氧化硅气凝胶表面存在着许多羟基使得它在水中或潮湿的空气中易于吸水而导致材料的开裂,这就限制了该材料的实际应用。目前,疏水型二氧化硅的研究主要是在超临界条件下进行疏水处理来制备块状二氧化硅气凝胶。我们在常温、常压下采用疏水改性的办法来制备低吸水性的疏水型二氧化硅气凝胶。 全文共分为三个部分: 1 纯二氧化硅气凝胶的制备 我们以正硅酸乙酯为原料,以无水乙醇为溶剂,稀盐酸和稀氨水作为催化剂,用溶胶-凝胶法制备了纯二氧化硅气凝胶。催化剂加快了溶胶-凝胶的反应速率,使得凝胶化时间剧烈的缩短。对不同的条件下的溶胶-凝胶过程进行了研究和探讨初步得出最佳工艺条件。 2 疏水型二氧化硅气凝胶的制备 首先以正硅酸乙酯为硅源制备湿凝胶,在用三甲基氯硅烷为疏水试剂通过溶胶-凝胶过程在室温下制备疏水型二氧化硅气凝胶。并对疏水型二氧化硅气凝胶的结构、形态及吸水性能进行了研究。 3 有机/无机双组份气凝胶复合材料的制备 我们用溶胶-凝胶法合成了有机/无机纳米复合材料,并且使得材料的无机相在有机相中呈纳米分散。 实验结果表明,以盐酸和氨水为催化剂能快速制备硅气凝胶,我们在常温、常压条件下所制备的疏水型二氧化硅气凝胶有较小的密度、低的吸水率且能够很好的防止材料的开裂。
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