气凝胶制备20150212
气凝胶的简单做法
气凝胶的简单做法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：气凝胶，又称为"固体烟雾"，是一种具有微孔结构和极轻质的固体材料。
它被广泛应用于隔热、隔音、吸附、过滤等领域，也可以作为探测器件、传感器件等器件的基底材料。
气凝胶的制备方法有多种，其中一种简单的方法是通过使用化学方法将液体中的气体替换成固体来制备。
下面我们来介绍一种简单的气凝胶制备方法：材料准备：我们需要准备硅酸四乙酯、正丙醇、盐酸、水和甲醛等原料。
其中硅酸四乙酯是气凝胶的主要原料，而正丙醇是用来调节溶剂条件的，盐酸作为催化剂，水作为反应介质，甲醛用于交联硅氧烷链。
制备步骤：1. 在一个容器中加入适量的正丙醇和盐酸，同时搅拌均匀，然后向其中滴加硅酸四乙酯溶液，并继续搅拌。
2. 随着硅酸四乙酯的加入，溶液逐渐变为白色浑浊状。
继续搅拌，直至溶液变得透明。
3. 然后，向溶液中缓慢滴加甲醛，并继续搅拌。
甲醛可以促使硅氧烷链之间发生交联反应，形成气凝胶的结构。
4. 加入适量的水，继续搅拌均匀。
水的加入可以稀释溶液，促使反应进行更加均匀。
5. 将反应溶液转移到模具中，并在适当的条件下进行干燥，使其形成固体气凝胶。
制备好的气凝胶可以根据需要进行进一步加工，比如切割成不同形状、尺寸的气凝胶块，或者进行后续的表面处理。
制备气凝胶的方法相对简单，而且需要的原料和设备也比较简单易得。
通过上述简单的制备方法，我们可以制备出高质量的气凝胶，为各种领域的应用提供更多可能性。
希望这篇文章对您有所帮助，谢谢阅读！第二篇示例：气凝胶，又称多孔玻璃、低密度固体泡沫，是一种非常轻便且具有优异吸附性能的新型多孔材料。
气凝胶由于其独特的微观结构，被广泛用于环境净化、能量储存、隔热隔音等领域。
在实验室中，我们也可以通过简单的实验制作气凝胶，下面就让我们来看看气凝胶的简单制作方法。
我们需要准备一些基本材料和设备，包括氧化硅溶胶、氢氧化铝溶胶、盐酸、稀释剂、搅拌机、搅拌棒、容器等等。
气凝胶的制作方法
气凝胶的制作方法气凝胶是一种微孔结构的高分子材料，具有轻质、高强度、低热导率、吸声隔音等优良性能，因此在能源、环保、航空航天、电子信息等领域得到广泛应用。
本文将介绍气凝胶的制作方法。
一、前期准备1. 原材料选择：气凝胶的主要原材料是硅酸盐类化合物，如硅酸钠、硅酸铝钠等。
此外，还需要选择表面活性剂、催化剂、溶剂等辅助材料。
2. 设备准备：气凝胶的制备需要一些特殊的设备，如反应釜、搅拌器、过滤器、干燥箱等。
3. 实验条件：气凝胶的制备需要在无尘、无湿的条件下进行，因此需要准备一间洁净实验室。
二、气凝胶的制备步骤1. 溶液制备：将硅酸盐类化合物、表面活性剂、催化剂、溶剂等材料按一定比例混合，制成溶液。
2. 搅拌反应：将溶液倒入反应釜中，加热至一定温度，然后加入一定量的气体（如二氧化碳、氮气等），同时搅拌反应。
在反应过程中，硅酸盐类化合物会水解生成气凝胶的基础结构，而表面活性剂则起到调节气凝胶孔径的作用。
3. 过滤干燥：反应结束后，将反应液经过过滤器过滤，得到气凝胶的凝胶体。
然后将凝胶体放入干燥箱中进行干燥，除去多余的水分。
4. 表面修饰：将干燥后的气凝胶进行表面修饰，如涂覆一层纳米材料、改变表面化学性质等，以提高气凝胶的性能。
5. 质量检测：对制备好的气凝胶进行质量检测，包括密度、孔径分布、热导率、力学强度等指标。
三、气凝胶制备中的关键问题1. 气凝胶的孔径大小与表面活性剂的浓度有关，需要在制备过程中精确调节。
2. 气凝胶的制备需要在无尘、无湿的条件下进行，否则会影响气凝胶的质量。
3. 气凝胶在干燥过程中需要避免过度干燥，否则会导致气凝胶的孔结构坍塌。
四、气凝胶的应用气凝胶具有轻质、高强度、低热导率、吸声隔音等优良性能，因此在以下领域得到广泛应用：1. 能源领域：气凝胶可以用于太阳能集热器、燃料电池等设备中，提高能源利用效率。
2. 环保领域：气凝胶可以用于油品吸附、水处理等方面，减少环境污染。
3. 航空航天领域：气凝胶可以用于制备轻质、高强度的航空材料，降低航空器重量，提高载重能力。
kevlar气凝胶制备
kevlar气凝胶制备Kevlar气凝胶制备引言Kevlar气凝胶是一种具有轻质、高强度和耐热性能的新型材料，广泛应用于航空、航天、军事和民用领域。
本文将介绍Kevlar气凝胶的制备方法及其在不同领域的应用。
一、Kevlar气凝胶的制备方法1. 原料准备：制备Kevlar气凝胶的原料主要包括Kevlar纤维、溶剂和交联剂。
Kevlar纤维是一种高强度的聚芳酰胺纤维，可通过化学方法从聚对苯二胺和苯二甲酰氯合成得到。
溶剂一般选择有机溶剂，如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲基亚硫酰胺(DMSO)等。
交联剂是用于固化Kevlar气凝胶的化学物质，常用的有甲醛、甲酸等。
2. 制备过程：（1）将Kevlar纤维切成适当长度的小段；（2）将切好的Kevlar纤维浸泡在溶剂中，搅拌均匀，使纤维充分浸润；（3）将浸泡好的Kevlar纤维放入模具中，加入适量的交联剂；（4）将模具密封，放入高温烘箱中进行固化反应；（5）取出固化好的Kevlar气凝胶，经过处理后即可得到最终产品。
二、Kevlar气凝胶的应用领域1. 航空航天领域：由于Kevlar气凝胶具有轻质、高强度的特点，可以用于制备飞机和航天器的结构材料，如机身、翼面和隔热层等。
Kevlar气凝胶具有优异的耐热性能，能够有效隔绝高温和火焰，提高飞机和航天器的安全性能。
2. 军事领域：Kevlar气凝胶可以制备成防弹衣和防弹头盔等防护装备，用于保护军人在作战中的安全。
Kevlar气凝胶具有较高的抗冲击性能和防弹性能，能够有效减少子弹对人体的伤害。
3. 汽车工业：Kevlar气凝胶可以用于制备汽车零部件，如车身、座椅和安全气囊等。
Kevlar气凝胶具有较高的抗冲击性能和耐热性能，能够提高汽车的安全性能和舒适性。
4. 建筑领域：Kevlar气凝胶可以用于制备建筑材料，如隔音板和隔热层等。
Kevlar气凝胶具有良好的隔音和隔热性能，能够提高建筑物的舒适性和能源利用效率。
气凝胶制备20150212
2.2技术路线
三、预期目标
1.制备轻质多孔气凝胶，其孔隙率80%以上，平均孔径在10nm以下；
2.表观密度不大于0.85g/cm3，比表面积不小于450m2/g；
四、试验表征方法
正硅酸乙酯和无水乙醇的设计比例：1:1；1:2；1:3；1:4；1:5;1；6（体积比）。
5.7溶剂置换
为进一步降低干燥时产生的毛细压力，凝胶在经过正硅酸乙酯表面疏水修饰后，还需要进行低表面张力溶剂置换。采用疏水的、表面张力更小(18.4mN/m)的正己烷作为置换溶剂，置换后，使得干燥时收缩、破碎程度减少，密度有所降低。
二氧化钛气凝胶制备
一、研发背景和研究内容
Ti02气凝胶兼具Ti02良好的光催化性能和气凝胶高比表面积、高气孔率、低密度等优良特性，拥有十分诱人的应用前景。其最为光催化剂可以解决以往粉末状催化剂分离回收困难等问题，还可以克服薄膜单位面积光催化剂担载量过少，无法大规模应用于污染物治理等障碍。通常的超临界干燥技术虽然很有效，可以制备出高比表面积、粒径分布均匀、大孔容的气凝胶，但是其也存在高温高压、设备昂贵、操作复杂、危险性高等不足。因此，以合理的成本，简便的设施，进行气凝胶的常压干燥制备有一定挑战性,但也具有很高的发展潜力和实用价值。有鉴于此,提出了本课题。本课题拟就上述问题,以钛酸丁醋为前驱体，添加螯合剂、干燥控制化学添加剂以改善孔道结构；并且因为Ti02凝胶自身骨架强度较低，很容易开裂破碎，需添加硅基表面修饰剂，提高凝胶网络有序性和强度;再使用低表面张力溶剂置换等途径实现Ti02气凝胶的溶胶-凝胶和常压干燥制备，以降低气凝胶的制备成本，简化制备工艺，提高安全性。并鉴于尚无非离子型表面活性剂用于常压制备Ti02气凝胶的报道，利用表面活性剂实施表面改性，以改善气凝胶的结构性能。同时对光催化性能进行研究，以期为Ti02气凝胶的规模化制备和处理污染物等方面做出贡献。
一种纳米二氧化硅气凝胶的制备方法[发明专利]
![一种纳米二氧化硅气凝胶的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/01ea2bd287c24028905fc35d.png)
专利名称：一种纳米二氧化硅气凝胶的制备方法专利类型：发明专利
发明人：谢建干
申请号：CN201510553903.7
申请日：20150902
公开号：CN105110341A
公开日：
20151202
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种纳米二氧化硅气凝胶的制备方法，以有机材料甲基硅酸和无机材料金属硅粉为原料，先经过水蒸气活化后，再与碱反应，调节pH值，加入辅助溶剂形成二氧化硅溶胶，然后加入助剂经陈化、表面改性、溶剂置换后，最后在常压下进行分级干燥后得到纳米二氧化硅气凝胶。
本发明方法工艺简单、安全，无需复杂、昂贵设备，过程容易控制，并且产品质量稳定，性能优异，尤其保温隔热、憎水性突出，便于工业化生产。
申请人：福建省上杭县九洲硅业有限公司
地址：364200 福建省龙岩市上杭县南岗工业开发区三期A5号
国籍：CN
代理机构：厦门市新华专利商标代理有限公司
代理人：廖吉保
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气凝胶制备工艺[精华]
![气凝胶制备工艺[精华]](https://img.taocdn.com/s3/m/761f0631fbd6195f312b3169a45177232e60e446.png)
气凝胶制备工艺[精华]
采用正硅酸乙酯(TEOS)作为制备硅气凝胶的前驱体～丙酮与无水乙醇的混
合液作为溶剂～经酸碱两步催化法制备出密度低、孔隙率大的硅气凝胶。
在制备过程中采用三甲基氯硅烷(TMCS)为疏水剂～最终制备出疏水性SiO2气气凝胶。
首先将原料按照摩尔比TEOS:丙酮:无水乙醇:水=1:4:4:4的比例充分
混合搅拌均匀～用稀盐酸调节溶胶的pH值到3，4～反应进行一段时间后加入稀氨水调节溶胶的pH值到6，7～以上混合、反应均在磁力搅拌器上完成。
室温下静置使之成为凝胶。
将凝胶在室温下老化二天后～再加入无水乙醇～使凝
胶浸泡于其中～无水乙醇要没过凝胶～50?环境中老化一天～然后冷却至室温后进行表面疏水处理。
表面处理剂的主要成分是三甲基氯硅烷～溶剂为正己烷。
将10-15%的三甲基
氯硅烷正己烷溶液缓慢倒入已老化后降至室温的凝胶中～要将凝胶完全淹没～并将容器密封以避免表面处理剂挥发～室温下反应两天～然后在55?鼓风式烘箱中继续反应两天。
将剩余液体倒出后用丙酮浸泡至少一天～以使残留在凝胶中的正己烷溶剂置换出来。
然后将凝胶置于55?烘箱中干燥一个星期～即可得。
气凝胶的简单做法
制作气凝胶的一个简单方法是采用溶胶-凝胶过程结合超临界干燥技术。
以下是基本步骤：
1. 选择合适的硅源，例如四氢呋喃二硅烷（TEOS）作为硅基前驱体。
2. 准备一个含有水和醇（如乙醇）的溶液，将TEOS加入其中，并加入催化剂如盐酸或氨水以加速水解和缩合反应。
这个混合物将形成溶胶。
3. 搅拌溶胶以确保均匀混合，并允许水解和缩合反应进行，形成凝胶。
这个过程通常需要几个小时到一天不等。
4. 当凝胶形成后，将其从反应容器中取出，并用去离子水清洗以去除未反应的化学物质和副产品。
5. 将凝胶置于超临界干燥装置中。
常用的超临界流体是二氧化碳，它在超临界状态下可以渗透凝胶孔隙，并在移除时不会留下残余液体。
6. 慢慢升温并增加压力，使二氧化碳达到超临界状态，然后逐渐降低压力和温度以干燥凝胶，过程中二氧化碳蒸发带走水分和其他挥发性物质，留下多孔的气凝胶结构。
7. 最后，得到的就是硅基气凝胶，它具有极低的密度和良好的绝热性能。
需要注意的是，虽然上述步骤描述了一个简化的气凝胶制备过程，但实际操作中还需要精确控制实验条件，如pH值、反应时间、温度、压力等，以确保获得高质量的气凝胶产品。
此外，超临界干燥设备的操作需要专业知识，因此通常在具备相应设施和技术支持的实验室环境中进行。
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5.5甲酰胺的影响
作为干燥控制化学添加刻(DCCA)的甲酰胺(简称为FA)是一种小分子酰胺类化合物，能形成氢键。甲酰胺的添加量大，凝胶时间延长。这可能是由于甲酰胺加到溶胶中后，可以形成氢键吸附在胶粒上，从而在胶粒周围形成空间位阻，阻止缩聚发生，从而导致凝胶化时间增加。
4.3气孔率
对于多孔材料的气凝胶来说，气孔率(porosity)是一个重要指标，其计算方法如下式：
P = (ρt -ρa)ρt X 100%
其中，ρa为表观密度，ρt为真密度(以3.9g/cm3计)。
4.4其它测试方法
试验过程中用到表征方法：热重-差热分析；XRD分析；SEM分析；红外光谱；表面积及孔径分布等方法。
（4）研究Ti02气凝胶对罗丹明B的光催化性能，分析表面改性、热处理温度、表面修饰等对催化性能的影响，并初步探讨罗丹明B的降解机制。
2.2技术路线
三、预期目标
1.制备轻质多孔气凝胶，其孔隙率80%以上，平均孔径在10nm以下；
2.表观密度不大于0.85g/cm3，比表面积不小于450m2/g；
四、试验表征方法
正硅酸乙酯和无水乙醇的设计比例：1:1；1:2；1:3；1:4；1:5;1；6（体积比）。
5.7溶剂置换
为进一步降低干燥时产生的毛细压力，凝胶在经过正硅酸乙酯表面疏水修饰后，还需要进行低表面张力溶剂置换。采用疏水的、表面张力更小(18.4mN/m)的正己烷作为置换溶剂，置换后，使得干燥时收缩、破碎程度减少，密度有所降低。
乙醇加入量的多少对凝胶时间的影响很大。随着乙醇量的增加，凝胶时间也不断延长。
酞酸丁酯和无水乙醇的设计比例：1:10；1:15；1:20；1:25；1:30.（摩尔比）
5.3水的影响
与无水乙醇相比，水在溶胶-凝胶反应中的作用更加重要。由于酞酸丁酯的水解-缩聚速度很快，凝胶时间随着水量的增加呈递减趋势。水作为水解反应的重要反应物，其量越多，水解越迅速，水解程度越高，最后可能无法得到凝胺而生产沉淀。
五、试验方案
5.1溶胶-凝胶制备过程中滴加速度的影响
若把水、无水乙醇和酸的混合溶液一次性倒入钛酸丁醋的前驱体混合液中，水解缩聚反应会迅速完成，生成块状沉淀或使溶液变浑浊，得不到稳定的溶胶和凝胶。也有文献表明，滴加速度会影响凝胶时间和气凝胶性质，太慢和太快都不利于制备优质气凝胶。
通过试验确定滴加速度对气凝胶品质的影响，试验滴加速度设计：0.2s，0.5s，0.8s，1s，1.2s，1.5s，2s。
酞酸丁酯和水的设计比例：1:2；1:3；1:4；1:6；1:8.（摩尔比）
5.4醋酸的影响
醋酸量大，凝胶时间延长，而气凝胶密度却呈现相反的趋势，逐步降低。醋酸在这里是一种pH调节剂，同时也可以作为螯合剂。它既可以控制体系的pH在合适的范围，防止水解过速，又能够与钛酸丁酯形成相对稳定的螯合物，一定程度上阻止了钛酸丁醋与水的反应，同时其提供的H+也可以附着在胶体粒子周围，在粒子之间产生电荷排斥作用，增强了空间位阻，延缓了凝胶化。
4.1凝胶时间
本实验将烧杯倾斜45°而杯内溶液不再流动(液面不变)的时刻定义为凝胶生成点，把加入甲酰胺后的时刻至凝胶生成点这一段时间定义为胶凝时间。
4.2表观密度
对于气凝胶的一个重要表征指标，密度的测试方法分为块状和粉状两种。对
于块状样品，测试其表观密度，可利用工具将其切割成较为规则的几何体，分别
测量和计算其质量和体积，得出密度；对于粉状为止，读出样品体积并称量其质量，最后计算出密度。
酞酸丁酯和甲酰胺的设计比例：1:0.2；1:0.4；1:0.6；1:0.8；1:1（摩尔比）。
5.6表面修饰剂的影响
气凝胶在干燥过程中，凝胶表面羟基之间的缩合和内部的毛细压力会对凝胶
骨架产生致命的破坏。为了减少甚至消除减弱这些破坏作用，制备品质较好的气
凝胶，在常压干燥时就需要对湿凝胶进行表面修饰处理。试验中表面修饰剂采用正硅酸乙酯。
5.8干燥
试验采用常压干燥，分别研究不同干燥温度对气凝胶品质的影响，采用60℃、80℃、100℃、120℃等进行干燥处理。
5.9方案优化
结合试验结果，是否达到预期目标，进行试验各参数优化改进。
5.10机理研究
通过XRD物相分析、SEM、热分析等手段研究其形成机理。
二氧化钛气凝胶制备
一、研发背景和研究内容
Ti02气凝胶兼具Ti02良好的光催化性能和气凝胶高比表面积、高气孔率、低密度等优良特性，拥有十分诱人的应用前景。其最为光催化剂可以解决以往粉末状催化剂分离回收困难等问题，还可以克服薄膜单位面积光催化剂担载量过少，无法大规模应用于污染物治理等障碍。通常的超临界干燥技术虽然很有效，可以制备出高比表面积、粒径分布均匀、大孔容的气凝胶，但是其也存在高温高压、设备昂贵、操作复杂、危险性高等不足。因此，以合理的成本，简便的设施，进行气凝胶的常压干燥制备有一定挑战性,但也具有很高的发展潜力和实用价值。有鉴于此,提出了本课题。本课题拟就上述问题,以钛酸丁醋为前驱体，添加螯合剂、干燥控制化学添加剂以改善孔道结构；并且因为Ti02凝胶自身骨架强度较低，很容易开裂破碎，需添加硅基表面修饰剂，提高凝胶网络有序性和强度;再使用低表面张力溶剂置换等途径实现Ti02气凝胶的溶胶-凝胶和常压干燥制备，以降低气凝胶的制备成本，简化制备工艺，提高安全性。并鉴于尚无非离子型表面活性剂用于常压制备Ti02气凝胶的报道，利用表面活性剂实施表面改性，以改善气凝胶的结构性能。同时对光催化性能进行研究，以期为Ti02气凝胶的规模化制备和处理污染物等方面做出贡献。
5.2无水乙醇的影响
无水乙醇作为整个反应体系的溶剂，对溶胶-凝胶过程起着比较关键的作用。乙醇在体系中并不直接参与水解缩聚反应，而是作为缓释溶剂存在。这一方面稀释了活性较高的钛酸丁醋的浓度，降低了水解聚合的剧烈程度；另一方面,大量的乙醇分子流动在溶胶粒子周围，形成溶剂的“笼效应’’，增大了空间位阻，同时还能促进溶肢的溶解，从而延缓溶胶粒子的缩合，延长凝胶时间。
二、项目研究内容及技术路线
2.1研究内容
（1）研究溶胶-凝胶法、常压干燥制备Ti02气凝胶的一般工艺,探寻最优的实验制备方案和配比，为后续实验奠定基础；
（2）研究溶胶-凝胶过程中的主要影响因素，如无水乙醇、水、醋酸、甲酰胺等，并探究它们对气凝胶的作用机理,分析它们对物化性能的影响；
（3）研究添加表面活性剂对常压干燥制备的Ti02气凝胶进行表面改性，分析其对气凝胶的表观密度、比表面积、表观形貌等结构性能的影响，讨论相关作用机理；