气相二氧化硅胶体电解质的研究进展
二氧化硅气凝胶的研究现状与应用(综述)
学 年 论 文题目： SiO 2气凝胶的研究现状与应用学 生： 房斯曼学 号： 200902010204院 （系）：材料科学与工程学院专 业： 材 料 化 学指导教师： 李 翠 艳2012年 6 月 1 日SiO2气凝胶的研究现状与应用材化092 班###指导老师：李##(陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021）摘要:本文从二氧化硅的研究历史和现状出发，从制备方法、干燥工艺、性能与应用领域等方面综述了二氧化硅气凝胶的研究进展，并对二氧化硅气凝胶的发展前景进行了展望。
关键词:二氧化硅气凝胶，制备，干燥，应用Current Research and Applications of SilicaAbstract: The article reviewed the latest development and the history of the research of silica aerogel, summarized the progress of the silica aerogel research in the aspects of preparation methods, drying technologies, properties and current application. And the article also looks forward to the development prospect of silica aerogel.Keywords: silica aerogel, preparation, drying, application0 前言二氧化硅气凝胶是在保持胶体骨架结构完整的情况下，将胶体内溶剂干燥后的产物,它问世于1931年，美国科学家首先由斯坦福大学的S．S．Kistler制得了二氧化硅气凝胶。
1966年J．B．Peri利用硅酯经一步溶胶—凝胶法制备出氧化硅气凝胶，从而使材料的密度更低，进一步推动了气凝胶研究的进展。
SiO2在聚合物阻燃中的应用研究进展
SiO2在聚合物阻燃中的应用研究进展李振华;吴春蕾;段先健;李政法;赵茜敏【摘要】综述了二氧化硅在聚合物阻燃中的应用研究进展,阐述了二氧化硅的阻燃机理及其对聚合物阻燃性能、力学性能和加工性能的影响,并介绍了二氧化硅与不同类型阻燃剂的协同效应以及不同形态二氧化硅对聚合物材料阻燃性能的影响.探讨了制备气相二氧化硅基阻燃剂的可行性.最后,指出无卤、环保的硅系阻燃剂在阻燃剂产业中将得到快速发展.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2011(025)004【总页数】5页(P7-11)【关键词】二氧化硅;气相二氧化硅;聚合物;阻燃剂【作者】李振华;吴春蕾;段先健;李政法;赵茜敏【作者单位】广州吉必盛科技实业有限公司,广东,广州,510663;广州吉必盛科技实业有限公司,广东,广州,510663;广州吉必盛科技实业有限公司,广东,广州,510663;广州吉必盛科技实业有限公司,广东,广州,510663;广州吉必盛科技实业有限公司,广东,广州,510663【正文语种】中文【中图分类】TQ320随着复合材料研究开发的深入,为阻燃技术的发展提供了新的思路和发展方向。
纳米阻燃剂可以有效地利用粒子容易捕获燃烧反应放出自由基的特点,提高材料的阻燃性能;也可以利用粒子燃烧时候在材料表面形成致密而均匀的阻隔层来达到阻燃的目的。
纳米阻燃剂有无机氧化物[1-2]、氢氧化物[3-4]、层状硅酸盐、黏土、蒙脱土[5-7]、碳纳米管[8-10]等,但在阻燃效果或者力学性能等方面都还存在一定的局限性,2种或者多种阻燃剂并用也是阻燃材料的一种研究趋势。
气相SiO2粒子的表面吸附能力强,表面带有硅羟基,具有环境友好的性质,研究和探讨气相SiO2基阻燃剂也是发展绿色阻燃材料的重要途径之一。
Kashiwagi等[11]研究了 SiO2溶胶、气相 SiO2和熔融SiO2作为阻燃剂在非成炭热塑性塑料中(如聚丙烯)和极性成炭热塑性塑料中(如聚氧乙烯)的应用效果。
SiO2气凝胶的制备方法及其应用研究进展
SiO2气凝胶的制备方法及其应用研究进展王飞;刘朝辉;丁逸栋;李圆;班国东;林锐【摘要】In view of the complexity of the preparation process and difficulty of the popularization and application of silica aerogel, current status of studies on different influencing factors in the stage of sol-gel, aging and drying was described in detail. And the application researches in aerospace, construction, medical, catalyst and other fields were summarized. Then on this basis, the future development trend of preparation and application of SiO2 aerogel were put forward.%针对SiO2气凝胶制备过程复杂和推广应用难等问题,就其制备过程中在溶胶-凝胶、老化和干燥等阶段受不同因素影响的研究现状进行了详细叙述,并对SiO2气凝胶材料在航空航天、建筑、医学以及催化剂等领域的应用研究情况进行归纳总结.在此基础上,展望了未来SiO2气凝胶的制备及其应用的发展趋势.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2015(012)006【总页数】9页(P84-92)【关键词】SiO2气凝胶;溶胶-凝胶;超临界干燥;常压干燥【作者】王飞;刘朝辉;丁逸栋;李圆;班国东;林锐【作者单位】解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401331;解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401331;解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401331;95666部队,成都 610041;解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401331;解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401331【正文语种】中文【中图分类】TJ410SiO2气凝胶又被称之为“蓝烟”，其组成中96%以上都是气体，是目前世界上最轻的固体。
二氧化硅微纳米粒子的制备与应用研究
二氧化硅微纳米粒子的制备与应用研究一、前言随着现代科技的发展，微纳米技术的应用越来越广泛，特别是在医学、化工、材料科学等领域。
本文将介绍二氧化硅微纳米粒子的制备方法以及在不同领域的应用研究。
二、二氧化硅微纳米粒子制备方法二氧化硅微纳米粒子的制备方法主要有溶胶-凝胶法、蒸气相法、电解方法、温和制备法等。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备微纳米粒子的一种常用方法，其过程为先制备稀溶液，然后通过高温处理使得溶胶变为凝胶状态，从而制备微纳米颗粒。
该方法能制备出高纯度、大比表面积、粒径可控的二氧化硅微纳米颗粒，适合大量生产。
2. 蒸气相法蒸气相法是将气态前驱体在高温条件下分解成为固态颗粒，通过减压和控制反应条件可制备出大小、形状可控的二氧化硅微纳米颗粒。
该方法制备出的微纳米颗粒表面光滑度好，适用于柔性电子器件等应用场景。
3. 电解方法电解法是指电解过程中产生的氧化物沉淀，在适当的条件下制备成二氧化硅微纳米颗粒。
该方法操作简单、成本低廉，但是制备出的颗粒粒径较大、易带电，不适用于高纯度应用。
4. 温和制备法温和制备法是指在较低温度下通过控制反应过程中温度、反应物加入速率等参数制备出纳米颗粒。
该方法制备出的二氧化硅颗粒粒径分布均匀，适合生物医学应用。
三、二氧化硅微纳米粒子应用研究二氧化硅微纳米粒子的应用主要包括医学、化学、材料科学等领域。
1. 医学应用二氧化硅微纳米颗粒可以用于药物缓释、生物分子分离、医学影像等。
例如，将二氧化硅微纳米粒子作为药物载体，可以提高药物的生物利用度和对靶组织的定位能力；将其作为影像剂，可以作为钙结节、肿瘤等医学影像对比剂使用。
2. 化学应用二氧化硅微纳米颗粒可以用于催化剂、吸附剂等化学应用。
例如，将其作为催化剂，能够提高化学反应速率和转化率；将其作为吸附剂，可以对有害气体进行吸附分离。
3. 材料科学应用二氧化硅微纳米颗粒可以用于复合材料、涂料、光电器件等材料科学应用。
例如，将其作为复合材料的填料，能够提高材料的强度和硬度；将其作为涂料的光散射剂，能够减少折射率，提高涂料的遮盖性。
二氧化硅气凝胶的研究现状及应用探微
二氧化硅气凝胶的研究现状及应用探微作者：李亚茹来源：《科学导报·学术》2020年第12期摘; 要：二氧化硅气凝胶因为其特殊的结构赋予了该物质隔热性能强、整体密度小、传声速率低、物质表面积大等独特的性能，所以在我国的工业生产领域二氧化硅气凝胶有着广泛的应用前景。
本文中主要研究了二氧化硅气凝胶的研究现状及应用微探，文中首先分析了二氧化硅气凝胶的定义及结构特性，然后对现阶段二氧化硅气凝胶的研究现状进行分析。
最后结合实际情况，对二氧化硅气凝胶在市场上的应用前景进行阐述，来为我国二氧化硅气凝胶的应用提供一些参考意见。
关键词：二氧化碳气凝胶，结构特性，研究现状，应用探微引言目前随着我国社会经济的不断发展，我国工业化生产的规模和资源开发的力度也在随之增强，而这就给我国带来能源紧缺和资源利用率下降等问题，这就严重的影响我国当前社会可持续发展目标的进程。
因此在现阶段的工业生产中节能减排降耗是生产中的重要目标之一，也是为保持社会可持续发展的重要基础。
一、二氧化硅气凝胶的定义及结构特性（1）气凝胶的基本定义气凝胶主要是指工业生产中一种多孔网状结构的固体凝胶材料，该材料与传统的材料不同，材料在使用过程中由于内部充满着空气，所以其密度较低，并具有较好的隔热和隔声功能。
1931 年，Kistler 以水玻璃制得了二氧化硅湿凝胶，后经溶剂替换和乙醇超临界干燥的方法，从而获得了二氧化硅气凝胶[1]。
这种呈半透明蓝色状态的气凝胶，由于质量超轻所以也被相关科研人员称之为“固态的烟”。
（2）二氧化硅气凝胶的结构特点及性质气凝胶是一种具有超高孔隙率的三维纳米多孔材料。
该物质的分子模式主要是由一群直径在3～8 nm左右的初级粒子通过互相团簇构成基本骨架。
而由初级粒子所构成的基本骨架具有极少的热量传导路径，同时由于二氧化硅凝胶的分子结构是由三维网状结构组成因此在相对程度上便延长了热量的传播路径，从而使分子的热阻值增大。
在有关研究中我们发现，二氧化硅气凝胶的表面密度大约在0.03～0.35g/cm³，二氧化硅气凝胶的比表面积在600～1000m²/g，二氧化硅气凝胶的平均孔径在20 nm左右，二氧化硅气凝胶的平均孔隙率在98%，二氧化硅气凝胶的导热系数在0.013-0.021W/m.k，由于二氧化硅气凝胶其独特的物理参数和三维结构，从而赋予了气凝胶具有许多固态物质所不具有的物理性能，例如低折射率、低热导率、低介电常数、低声阻抗等[2-3]。
气相二氧化硅生产现状及其在涂料中的应用
气相二氧化硅生产现状及其在涂料中的应用气相二氧化硅（俗称气相法白碳黑）是利用氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形粉体材料，其产品纯度高。
平均平均原生粒径约为7-40NM，比表面积50-380平米每克，二氧化硅含量不高于99.8%.它是一种多功能添加剂,广泛用于涂料中,可起到增稠,触变,消光等作用.气相二氧化硅一般有亲水型和疏水型两种产品,其中,后者是利用前者通过表面化学处理而获得.1 气相二氧化硅国内外生产现状.气相二氧化硅在国内外已有60多年的生产历史.2000年全球气相二氧化硅产量已达15万吨每年,生产厂家首推德国DEGUSSA公司,产量达6万吨每年,占世界二氧化硅总产量的五分之二左右,其次为美国CABOT,德国WACKER,日本TOKYAMA.等公司,气相二氧化硅的生产高度集中,主要有以上几家公司控制着全球市场,而切技术控制的非常严密.1941年德国DEGUSSA 公司发明气相二氧化硅制备技术时,是采用四氯化硅为原材料,随着全球有机硅的单体工业的发展,副产物甲基三氯硅烷和高低沸物成为束缚有机硅单体工业发展的瓶颈,为此,生产商使用有机硅副产物作为制备气相二氧化硅的主体原材料,而生产气相二氧化硅的副产物盐酸,则返回有机硅厂用于有机的合成,形成一个资源循环利用,相互促进发展的良性循环.我国从20世纪60年代开始小规模生产气相二氧化硅.目前国内仅有沈阳化工股份有限公司,上海氯碱化工股份有限公司和广州吉必时科技事业有限公司3家公司生产气相二氧化硅,其中沈阳化工股份有限公司的生产能力为800吨每年,上海氯碱化工股份有限公司为100吨每年左右,它们所用原料均为四氯化硅.广州吉必时科技实业有限公司在国内首次实现利用有机硅副产物甲基三氯硅烷生产气相二氧化硅,目前的生产能力为500吨每年,在今后5年内将达到5000t/a,其中疏水型产品的生产能力为500t/a.目前国内气相二氧化硅还远远不能满足市场需求,大部分要依赖进口,尤其是疏水型产品.国内产品的质量与国外相比,差距较大,产品性能不稳定,牌号少.为此,气相二氧化硅被列入1999年颁布的<<当前优先发展的高技术产业化重点领域指南>>和2000年国务院批准发布的<<当前国家重点鼓励发展的产业,产品和技术目录>>.2气相二氧化硅的涂料中的应用2.1流变助剂流变性是涂料的重要性能,它直接影响到涂料的外观,施工性能及储存稳定性等性能,而不同涂料体系对流变助剂的要求也有差异.对于油性体系而言,大部分流变助剂都是形成氢键而起作用的.表面未处理的气相二氧化硅聚集体含有多个,其中,一是孤立的,未受干扰的自由二是连生的,彼此形成氢键的键合氢键键合在油性体系中,极易形成三维的网状结构,这种结构受机械力影响时会破坏,使粘度下降,涂料恢复良好的流动性;当剪切力消除后,三维结构会自行恢复,粘度上升.在完全非极性液体中,粘度恢复时间只需几分之一秒;在极性液体中,回复时间较长,这取决于气相二氧化硅的浓度及其分散程度,这一特性赋予油性涂料非常好的储存和施工性能,特别是厚浆形涂料,既能保证涂料在一定的施工剪切力下有良好的流动性,又能保证涂膜的一次施工厚度,通常,在施工过程中,由于涂层边缘的溶剂挥发较快,导致表面张力不均匀,容易使涂料向边缘移动,而二氧化硅网络能够有效的阻止涂料的移动而形成厚边,同时还防止涂料在固化过程中的流挂现象,使涂层均匀.同时,气相二氧化硅由于能形成氢键而提高体系中的中低剪切粘度,从而起到增稠作用.因此,气相二氧化硅在油性体系中的应用非常广泛.不过,在水性体系中,由于水分子会与气相二氧化硅形成氢键,大大影响其作用,所以通常会对其表面进行封端处理,并引入氧化铝等改性,利用配位效应而引起流变作用,以避开水的影响.但从目前应用的情况来看,都不是很理想,需要反复搭配实验,而且使用不当时,还会导致体系有劣化的趋势.气相二氧化硅应用在船舶双组分富锌底漆的典型配方:组分一基料含量/%二甲苯8.5环氧树脂8.0白碳黑0.5膨润土 1.0锌粉76.5分散剂0.1吸水剂0.5丙二醇甲基乙醚 5.0合计100组分二固化剂含量/%二甲苯44.8环氧树脂21.0二亚乙基三胺 4.2丙二醇甲基乙醚30合计1002.2防沉剂气相二氧化硅是一种理想的防沉剂,对于防止涂料体系中颜料的沉淀非常有效,特别是对于色浆的体系,适当的添加量将大大提高色浆的稳定性,而且能够减少润湿分散剂的量,以提高色浆的适用性,并减少色浆对涂料体系的影响,气相二氧化硅的防沉作用对涂料存放非常有利,特别是某些颜料,如金属粉和薄片,都极易沉淀且不能完全悬浮,使用气相二氧化硅可保证其分散不沉淀.以配方总量计,二氧化硅用量在0.4%-0.8%的范围内,但特殊情况下,比如富锌漆,需增加到2%.2.3助剂分散在粉末涂料体系中,由于气相二氧化硅的小粒径和高表面能,它们可以吸附在涂料粉体的表面,并在粉体表面形成一个表层,提高粉料得分散性,故可作为分散剂使用.在同一涂料系统中,加入气相二氧化硅可明显缩短分散时间,提高生产效率.单值得注意的是,先将气相二氧化硅分散完全效果更好,其添加量不宜太多,一般不超过1%.因为添加量过多会导致体系触变性能较强,导致分散时边缘分散剪切力不够,而呈冻状,影响分散效率,特殊情况如富锌漆需要添加2%时可以同时搭配其他流变主机助剂一起使用,并利用醇类溶剂调整气相二氧化硅的流变性能.粉末涂料的典型配方:组分含量/%丙烯酸树脂68.5环氧树脂20.0十二烯酸(固化剂) 9.0酞白粉 2.0气相二氧化硅0.5合计1002.4消光剂气相二氧化硅折光指数1.46,与成膜树脂的折光指数接近,对漆膜颜色没有影响.成膜过程中其迁移到漆膜表面,能使表面产生预期粗糙度,明显的降低表面光泽,是一种良好的消光剂,使用气相二氧化硅是要注意与漆膜厚度的匹配.在厚膜漆里,采用颗粒非常细的气相二氧化硅,涂膜表面不能产生适当的粗糙度;反之,如在薄膜漆里采用颗粒粗大的气相二氧化硅,虽然其消光效果非常好,但是漆膜表面的粗糙度将不能为绝大多数用户接受,一般来说,气相二氧化硅粒度约为3-7 ，适合于干膜厚度为15-40 的涂料体系。
气相二氧化硅的分散对胶体电解质电化学行为的影响
气相二氧化硅的分散对胶体电解质电化学行为的影响陈妹琼，舒东，李爱菊，段先键，王跃林，刘莉，谭新宇，袁镇，彭彬，陈红雨胶体蓄电池作为阀控密封铅酸蓄电池的一种，它的电解液是由一定量的硅溶胶或气相SiO2 分散在硫酸中形成的胶体，硫酸和水被裹在硅凝胶网络中，静止不动时呈固体状，给它一定的剪切力又能成水溶液状，具有很好的触变性。
这种胶液在凝胶过程中会产生微裂纹，使正极产生的氧气可以通过胶体微裂纹进入负极，在负极复合生成水，从而起到免维护的作用。
胶体电解液性能的好坏是影响胶体蓄电池容量和循环寿命的关键因素。
目前，德、美、日等国基本都用气相SiO2代替硅溶胶作为凝胶剂，因此，电解液的性能很大程度上取决于气相SiO2 的充分、合适利用。
气相SiO2 在液态体系中的最重要和最广泛的用途是控制和提高粘度及触变性。
触变性的提高是聚集体之间氢键形成网络结构的直接结果。
网络结构的形成主要取决于体系的性质(极性或非极性、PH值) 、气相SiO2 的比表面、体系温度、分散效果、添加量。
据文献介绍，在非极性体系中，SiO2 只能自身以氢键结合，可以最低浓度(3wt%~6wt%) 形成最大的网络结构。
在极性体系当中，因为二氧化硅表面的氢键有一部分与体系分子上的氢键发生键合，从而阻碍了网络结构的形成，需要添加5%~10%才能形成凝胶。
在高级性体系中，气相法二氧化硅的填加量必须增加到10%~15%才能达到高粘度和起到触变效果。
根据胶体电池的要求，适当减少填加量，可以得到任何粘度的液相体系。
气相SiO2 的增稠和触变性已被胶体蓄电池的业内人士所认识，如何充分发挥气相SiO2的作用,气相SiO2 的分散对于最终胶体电解液性能的影响似乎探讨得比较少。
气相SiO2 的分散可以使用多种方法，例如碾磨、高速剪切、球磨、砂磨、超声波分散等。
本文以德国进口气相SiO2( 比表面为200m2/g)为例，用电化学方法对超声波分散、高速剪切法分散时剪切力、剪切时间对胶体电解液电化学性能的影响进行了研究。
气相法二氧化硅在胶衣树脂中的性能研究
气相法二氧化硅在胶衣树脂中的性能研究通过气相法二氧化硅在胶衣树脂中的应用实验，重点研究影响不饱和树脂触变性和黏度的因素。
同时测定树脂浇铸体的各项力学性能并讨论了影响该性能的因素。
此外，将国产的气相法二氧化硅与国外的同类产品进行比较。
标签：气相法二氧化硅；胶衣树脂；触变性据中国UPR（不饱和树脂）行业协会对全国120多家树脂企业的统计，全国UPR产量达到115万吨。
目前，胶衣树脂的应用十分广泛，当制造大型的玻璃钢制品例如大型船舶、大型冷却塔、大型管道时，触变树脂是最佳选择。
需要指出的是，国外的树脂一般都具有良好的触变性，而国内的树脂一般触变性很差，所以国内一些要求较高的企业选择了进口树脂以达到自己的要求。
国内树脂出现这种现象主要的问题一是材料的选择。
随着树脂产品的开发，例如乙烯基树脂、环氧改性树脂、透明胶衣等的开发，单一的亲水性气相法二氧化硅（比表面积为200m2/g）已不能满足用户的需要，所以必须向用户推荐更适合的产品。
一般而言，气相法二氧化硅有亲水性和疏水性两大类。
对于通用的邻苯型和间苯型不饱和树脂而言，一般使用亲水性的产品。
而对于极性树脂而言，建议使用疏水性产品。
此外，气相法二氧化硅的比表面积、树脂中苯乙烯含量、助剂、钴盐以及透明要求、添加顺序等对气相法二氧化硅的使用也有相当大的影响。
在此希望用户在使用气相法二氧化硅时，多询问供应商，以便选用更合适的材料和工艺。
二是分散。
确保气相法二氧化硅在树脂中获得适当的分散是让其有效发挥作用的关键，分散设计越好，则有效性越好。
资料表明，胶衣树脂可使用亲水型气相法二氧化硅，它具有极小颗粒粒径（原生颗粒粒径7－45nm）和极大比表面积（200-380m2/g）。
针对这一现状，本文主要介绍气相法二氧化硅在树脂中的应用实验，研究影响不饱和树脂触变性和黏度的因素。
同时测定树脂浇铸体的各项力学性能并讨论了影响该性能的因素。
1 试验部分（1）实验用原材料及配方。
196不饱和聚酯树脂、德国气相法二氧化硅N20及沈阳化工股份有限公司气相法二氧化硅AS—200及AS—380、乙二醇（AR）、有机硅氧烷分散剂、消泡剂、过氧化甲乙酮和环烷酸钴。
胶体蓄电池及其电解质中的气相二氧化硅
从20 世纪20 年代美国人开始研究胶体蓄电池, 到1966 年德国阳光公司( Sonennschein) 的Jache and Eberts 将胶体电池的产品设计和胶体的制造工艺付诸工业化生产, 才算基本解决了胶体电池的技术问题, 期间持续了约半个世纪。
中国沈阳蓄电池研究所在50～60 年代立项研究过胶体电池, 到80 年代, 蓄电池行业外的人士对“胶体”进行了风起云涌般地炒作。
当时大有全方位取消铅酸电池从此用硅溶胶电池取而代之的大革命之势, 一时间鱼目混珠, 泥沙俱下。
此风一直持续到90 年代中期, 几乎惊动了各级政府和舆论界。
中国人大环保委上层领导在沈阳开会期间还特意向笔者作了全面了解。
为此, 中国电工技术学会铅酸蓄电池专委会分别在1995 年南昌会议和1997年泉州会议做出了胶体电池的研究方向和近期应用领域的决议。
号召行业内的企业以科学的态度按本决议立项攻坚。
在此之前, 中国的胶体电池的研究几乎走了一条阳光公司成功前的老路。
尽管几位不屈不挠研究者近10 a 取得了阶段性成果, 但其产品也只能在诸如矿灯、电动助力车上勉强使用, 尚登不上诸如电信、电力和UPS 的“大雅之堂”。
70 年代以后, 阳光公司全力发展其Dryfit 胶体电池, 生产工艺逐渐完善、稳定, 产品品种越来越多。
美国Globe Union (现为Johnson Controls) 第一个购买了阳光的技术和生产许可证。
80 年代末到90 年代, 欧洲的Varta , HAGEN , Tudor , Oldham (Hawker) , FIAMM, 美国的Eastpenn , C&D , Trojan ; 亚洲的Global Yuasa (韩国) , 中国沈阳东北蓄电池公司相继自行研发或通过技术合作生产出了国际一流的胶体阀控电池, 实现了胶体电池的工业化生产。
90 年代后期KOREA STORAGE BATTERY (韩国电池-K. S. B. ) 和中国江苏双登富思特都投入巨资研发胶体电池, 历经数载, 取得了突破性进展。
气相二氧化硅胶体电解液的胶凝时问测定方法
气相SiO2在硫酸介质中的胶凝作用
气相SiO2在硫酸介质中的胶凝作用郑欧;蔡晓祥;万南红【摘要】本文考察了气相SiO2在硫酸中的凝胶化行为,包括了相图的绘制,气相SiO2分散表观粒径(d)、气相SiO2质量分数(WSiO2)和温度(T)对气相SiO2在硫酸中分散体系的凝胶时间的影响(tgel).在给定的温度下,当分散体系中气相SiO2与H2SO4两者的质量分数满足关系式(WSiO2/％)·(WH2SO4/％)≥96时,体系才有可能生成凝胶；WSiO2、WH2SO4、T的增大以及d的增大均缩短了体系的胶凝时间,此外tgel与T之间关系满足Arrenhinus公式lntgel=lnK+Ea/RT(其中K为常数,Ea为凝胶的表观活化能),在考察的温度范围内求得Ea为值35.6 kJ/mol,从动力学方面证明了温度的升高加速了气相SiO2在硫酸中的凝胶作用.【期刊名称】《蓄电池》【年(卷),期】2012(049)001【总页数】5页(P7-11)【关键词】气相SiO2;凝胶时间;表观活化能;胶体电解液【作者】郑欧;蔡晓祥;万南红【作者单位】福州大学化学化工学院化学系,福建福州350108;超威电源有限公司新能源技术研究院,浙江长兴313100;超威电源有限公司新能源技术研究院,浙江长兴313100;福州大学化学化工学院化学系,福建福州350108【正文语种】中文气相SiO2是利用氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形、原生粒径分布窄的粉体材料，具有原生粒子粒径小（d=5～50 nm）、比表面积大（S=50～600 m2/g）、表面活性高和纯度高等特性。
在制备的过程中，这些高表面能的原生粒子在高温下通过氢键和静电以及≡Si-O-Si≡桥联作用发生粘结、融合成稳定的聚集体，其粒径范围在100～500 nm之间[1]，而这些高表面能的聚集体在常温下又会进一步发生团聚形成尺寸更大的附聚集体。
由于卤硅烷在水解之后的缩聚是不完全的，因此在其表面残留有许多硅羟基(Si-OH)，这就使得气相SiO2表面呈现较强的极性。
气相SiO2复合水凝胶聚合物电解质用于近中性锌-空气电池
物 理 化 学 学 报Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40 (3), 2304036 (1 of 9)Received: April 20, 2023; Revised: May 16, 2023; Accepted: May 17, 2023; Published online: May 25, 2023. *Correspondingauthors.Emails:**************.cn(F.W.);****************.cn(X.D.);***************.cn(Y.X.)The project was supported by the National Key R&D Program of China (2021YFA1201900) and the Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (21511103300).国家重点研发计划(2021YFA1201900)和上海科学技术委员会(21511103300)资助项目© Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica[Article] doi: 10.3866/PKU.WHXB202304036 A Fumed SiO 2-based Composite Hydrogel Polymer Electrolyte for Near-Neutral Zinc-Air BatteriesKe Qiu, Fengmei Wang, Mochou Liao, Kerun Zhu, Jiawei Chen, Wei Zhang, Yongyao Xia *, Xiaoli Dong *, Fei Wang *Department of Chemistry, Department of Materials Science, Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysis and Innovative Materials, Fudan University, Shanghai 200433, China.Abstract: Near-neutral zinc-air batteries show great promise for long-cycle applications in ambient air owing to their impressive deposition/stripping compatibility with zinc anodes and greater chemical stability towards CO 2 in ambient air compared to batteries with traditional alkaline electrolytes. However, the inherent water volatilization of liquid electrolytes and the flexibility of electrolytes required for wearable devices severely limit the practical application of this system. In this study, a fumed SiO 2-based composite hydrogel polymer electrolyte (SiO 2-HPE) was prepared for application in near-neutral zinc-air batteries. The design of the SiO 2-HPE was carried out considering the followingthree aspects. Firstly, it is widely acknowledged that the polyacrylamide polymer skeleton is beneficial to excellent ionic conductivity and the mechanical strength of the SiO 2-HPE. Secondly, fumed SiO 2 bearing multiple silicon hydroxyl groups is a suitable option as a water-retaining additive. Thirdly, the near-neutral liquid electrolyte (1 mol·kg −1 Zn(OTf)2) absorbed in the SiO 2-HPE is stable towards CO 2 in ambient air. In conclusion, these three aspects of the electrolyte design contribute to the practical application of the SiO 2-HPE. Raman spectroscopy and scanning electron microscopy revealed that the synthesized SiO 2-HPE exhibited a high degree of polymerization, plentiful surface pores, and a uniform distribution of elements. According to the infrared and Raman spectra, the abundant hydroxyl groups located on the surface of the SiO 2 particles enhanced water molecule binding by altering the hydrogen bond network within the SiO 2-HPE. This conclusion was further confirmed by thermogravimetry and differential scanning calorimetry. After exposure to ambient air (30% relative humidity) for 96 h, the SiO 2-HPE exhibited a water retention capacity of 49.52%, which is 6.23% and 1.73% higher than those for 1 mol·kg −1 Zn(OTf)2 and the HPE (hydrogel polymer electrolyte without SiO 2). Moreover, owing to the dynamic recombination of the hydrogen bonds between the silicon hydroxyl groups and the gel skeleton, SiO 2-HPE exhibited a higher mechanical strength and modulus than HPE under tensile and compressive conditions, respectively. This further rendered it an ideal electrolyte for flexible zinc-air batteries. The near-neutral zinc-air battery assembled with the SiO 2-HPE exhibited a cycle life of up to 200 h under 30% relative humidity, far exceeding those of 1 mol·kg −1 Zn(OTf)2 and the HPE. Based on such remarkable performance, the flexible near-neutral zinc-air battery device assembled by the SiO 2-HPE has shown a satisfactory performance under special conditions, such as bending and cutting, and can be used as a power supply for different electronic devices, making it a promising next-generation electrochemical energy storage device. Overall, this work provides new insight into the development of flexible zinc-air battery devices with long-term stability in ambient air.Key Words: Zinc-air battery; Hydrogel polymer electrolyte; Near-neutral; Fumed SiO 2; Waterretention气相SiO2复合水凝胶聚合物电解质用于近中性锌-空气电池裘科，王凤梅，廖莫愁，朱科润，陈嘉威，张威，夏永姚*，董晓丽*，王飞*复旦大学化学系，复旦大学材料科学系，上海市分子催化与创新材料重点实验室，上海 200433摘要：近中性锌-空气电池具有对锌负极良好的沉积/剥离相容性和对空气中二氧化碳的化学稳定性，在长循环方面展现出极高的应用前景。
气相二氧化硅胶体电解液的胶凝时间测定方法
气相二氧化硅胶体电解液的胶凝时间测定方法范泽婷;陆子华;赵剑曦;刘孝伟;陈体衔【摘要】本文建立了测定气相二氧化硅胶体电解液胶凝时间的流变学方法,同时规范了目测方法.由这些方法可以较好地测定气相二氧化硅在硫酸介质中的胶凝时间,可为研制优良性能的铅酸蓄电池胶体电解液提供实验方法支持.【期刊名称】《蓄电池》【年(卷),期】2013(050)002【总页数】5页(P51-54,92)【关键词】胶体电解液;胶凝时间;气相二氧化硅;铅酸蓄电池;流变学方法【作者】范泽婷;陆子华;赵剑曦;刘孝伟;陈体衔【作者单位】福州大学化学化工学院胶体与界面化学研究所,福建福州350108;福州大学化学化工学院胶体与界面化学研究所,福建福州350108;福州大学化学化工学院胶体与界面化学研究所,福建福州350108;浙江超威电源有限公司新能源技术研究院,浙江长兴313100;浙江超威电源有限公司新能源技术研究院,浙江长兴313100【正文语种】中文【中图分类】TM912.10 前言阀控式铅酸蓄电池中使用胶体电解液是当前的主流发展方向，它可以有效地克服电池存在的漏液、酸液分层、深循环放电下使用不佳的缺点[1-2]。
气相二氧化硅是目前国际上常用的电解质胶凝剂，这些胶粒表面富含羟基，在硫酸水溶液中容易通过氢键作用形成三维网状的凝胶结构[2-5]。
即使仅是初步的胶凝作用，电解液的粘度也会急剧升高，导致很难灌入致密结构的电池中，灌胶难的问题成为制约推进胶体电解液应用的主要瓶颈之一，于是很多工作都关注如何延长胶凝时间[2,5]。
这涉及关于胶凝时间的测定，但迄今主要依赖误差较大的目测法。
本文提出一种依靠流变技术的胶凝时间测定方法，可以客观地评价这个关键指标。
其次，对目测法也做了相应规范，以便获得相对准确的测试数据。
1 实验部分1.1 试剂气相二氧化硅（Degussa AEROSIL200）的纯度为99.8%，BET 法测得比表面积为（200±15）m2/g。
SiO2基固态聚合物电解质的制备及性能研究
SiO2基固态聚合物电解质的制备及性能研究陈玺茜;许裕忠;童永芬;谢宇【摘要】本文制备出SiO2-丁烯酯醚聚合物电解质,过乙烯基硅上的双键与丁烯酯醚上的双键发生聚合反应,利用二氧化硅的特殊结构作为基体,使聚合物形成晶区,再与锂盐混合,锂盐均匀流通分散在聚合物的各个界面的间隙中,提高聚合物电解质的电导率,20％锂盐的聚合物室温下的电导率为4.57×10-6 S·cm-1,且在一定温度下电导率随温度升高而增加.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】3页(P100-102)【关键词】乙烯基硅;全固态电解质;电导率;锂离子电池【作者】陈玺茜;许裕忠;童永芬;谢宇【作者单位】南昌航空大学环境与化学工程学院,江西南昌330063;南昌航空大学环境与化学工程学院,江西南昌330063;南昌航空大学环境与化学工程学院,江西南昌330063;南昌航空大学环境与化学工程学院,江西南昌330063【正文语种】中文1 前言二氧化硅(SiO2)为无毒、无味的白色粉末，因表面键入的不饱和双键以及不同键合状态的羟基，具备固体物质没有的优良性能，如：量子隧道效应、小尺寸效应等。
在塑料、功能材料，医学等诸多领域有广泛应用[1，2]。
固体电解质具有良好的机械性能，但电导率较低。
现有两种提高聚合物电解质电导率的方法[3-5]：制备凝胶聚合物电解质及制备复合聚合物电解质。
均具有活泼双键的乙烯基SiO2和1，6-己二醇单异丁烯酸酯(丙三醇-1，2-碳酸内酯)醚发生聚合，形成尺寸更小的晶区，当锂盐溶解分散在区间内，可提高导电率[6]。
研究制造泄漏无蒸汽、不易燃、高离子导电网络通道的固体电解质，在目前广受关注[7]。
本文通过乙烯基SiO2颗粒与双键化合物反应，形成有多个离子通道的高分子聚合物，使锂盐混溶在各个网状通道的空隙内，锂离子通过碳酸内酯中的酯基传输。
2 实验部分2.1 实验药品药品购买渠道，西陇化工股份有限公司(AR)：无水乙醇(C2H5OH)、无水硫酸镁(MgSO4-H2O)、二氯甲烷(CH2Cl2)、四氢呋喃(THF)、三乙胺、氨水(NH4OH)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ａｄｖ ｎｃ ｓｉ ａ ｅ ｎ Ｆｕｍ ｅ ｉｉ ａ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｅ ｒ ｇ ａ ｅ ａ ａ ｉ ｔ ｅ ｉ ｓ ｄ Ｓ ｌｃ ｌ ｒＶａ ｖ － ｅ ｕｌ ｔ ｄ Ｌｅ ｄ－ ｃ ｄ Ｂａ ｔ ｒ ｅ ｆ
ｆ 摘 要】 章介 绍 了阀控 密封 胶 体蓄 电池 用气 楣二 氧化 硅 电解 质的 研究 进展 。分别 从气 相二 氧化 硅 的性 质 ，胶体 电解 质 的配 制工艺 ，气相 二 文 氧 化硅 的粒 径 ，胶体 电解 质 的含 量及 添加 剂等 几 个方 面进 行 了综述 。最 后 指 出了胶 体蓄 电池 的存 在 的主 要问题 及 其发展 前 景 。 【 键词 】 关 胶体 电解 质 ；气相 二 氧化 硅 ；阀控 密 封铅 酸蓄 电池
铅 酸 蓄 电池 从 发 明 至 今 已经 有 一 百五 十 多 年 的 历 史 ， 由 但 于其具有 电池 电动 势高 、 结构 简单、 用温度范围大 以及原料 使 来源丰富、价格性能 比好等特 点 ， 铅酸 蓄电池在 市场 中仍保持 领 先 的地 位 。 统 的铅 酸 蓄 电池 为 开 口式 或 防 酸 隔 爆 式 ， 口 传 开 式的铅酸蓄 电池存在着两个主要 的缺 点 ：首先 ， 电末期水会 充 分解为氢气、 氧气析 出， 因此在 使用过程 中需经常加酸 、 加水 ， 维护工作繁重 ；其次 ， 气体 溢出时携带酸雾 ，酸雾腐蚀周围设 备 ， 污 染 环 境 ， 制 了 电池 的 应 用 。自 ２ 世 纪 ５ 代 起 ， 并 限 Ｊ Ｏ ０年 科学技术 发达 国家 先后解决 了开 口式铅 酸蓄 电池存在 的致命 缺点 ，１５ ９ ７年德国阳光公司首次将凝胶 电解质技 术用于蓄 电 池， 制备成密封铅酸蓄 电池并投 入市场 ， 志着 实用密封铅酸 标 蓄 电池 的 诞 生 ］ 。 阀 控 密 封 铅 酸 蓄 电 池 的密 封 原 理 是 阴 极 吸 收 的 氧 循 环原 理 。电池在充 电时 ，正极 产生的氧气会通 过电解液 中的微缝 Ｊ 传到负极上 ，在负极复合成水 。为了防止在特殊 情况下电池 内 部 由于 气 体 的聚 积 而 增 大 内部 压 力 引起 电池 爆 炸 ，在 电池 的上 盖里 设 置 了一 个 安 全 阀 ， 当 电池 内部 压 力 达 到一 定值 时 ，安 全 阀会 自动开启 ， 释放一定量气体 降低 内压后 ， 又会 自动关 闭 Ｊ 。 根 据 固定 电解 液 的 方 法 不 同 ， 阀控 密 封 铅 酸 蓄 电池可 分 为 贫液 吸 附 式（ ｂｏｐｉｅ ｓｒｅ ｔ ａｓＭａ 简称 ＡＧ ） 密 封 蓄 Ａ ｓｒｔ ／ ｏｂｎ ｓ ｖ Ａｂ Ｇｌ ｔ Ｍ 阀控 电池和胶体（ Ｅ ） Ｇ Ｌ 阀控密封蓄 电池（ 简称胶体 电池）Ｊ 。 胶体 电池 电解质是 由硅溶 胶或二氧化 硅等凝 胶剂 与 一定 浓度的硫酸按一定 比例配制而成 。 这种 电解液 中的硫 酸和水被 裹在 硅凝胶 网络中 ， 静止不动 时呈 固体状 ， 给它一定 的剪 切力 又 能 成 水 溶 液 状 ， 有 很 好 的 触 变 性 。 液 在 凝 胶 过 程 ｒ会 产 具 胶 ｛ Ｉ 生微 裂纹 ， 正极 产生的氧气通过微裂纹进 入负极 ， 负极 复合 在 生 成 水 ，从 而 起 到 免 维 护 的 作 用 。早 期 国 内 的 胶体 电解 液 采 Ｊ 用硅溶胶配制 ， 是硅溶胶的主要用途不在 用来 配制 蓄电池胶 但 体 电解质 ，而是广泛应用于建筑涂料 、精密铸造 、耐火材料、 陶瓷、造纸 、纺织等方面 的粘结剂和 助剂 ，把它应 用于蓄 电池
Ｃｈｅ ｅｑｉ ｎ ， ａ ｇ Ｍ ｉ Ｓｕ ｎ Ｍ ｉ ｏ ｇ Ｚｈ ｎ ｎ， ｎ Ｃｈｅ ｇｆ ｎ ｉ ｉ ｕａ Ｃｈ ｎ ｌ ｎ ｎ ａ ｇ Ｃａ Ｚｈ， ｎ ｇ ａ ｎｖ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｄ ｎ ｇ ａ ２ ６ Ｃ ｉａ Ｃｉ Ｃ ｌ ｅ Ｄｏ ｇ ｕ ｎＵ ｉｅｓｙｏ ｃ ｎ ｌ ， ｏ ｇ ｕｎ５ ３ ， ｈｎ ） ｙ ｅ ｔ Ｔ ｇ １ ０
Ａｂｓ ａ ｔ ： ｅｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｓｏ ｍｅ ｉ ｃ ｅ ｏ ｅ ｖ ｌ ｅ ｒｇ ｌｔ ｄ ｌａ — ｃｄ （ ｒ ｃｓ Ｔｈ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｃｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｆｆ ｎ ｕ ｄ ｓ ｌ ａ ｇ ｌ ｒｇ ｌ ａ ｖ ＿ｅ ｕ ａｅ ｅ ｄ ａ ｉ ＶＲＬ ｂ ｔ ｒｅ Ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｉ ｆ Ａ） ａ ｔ ｉｓ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｓ ｅ
２ １ 年 第 ７期 ００
第 ３ 卷 总第 ２ ７ ７ ０ 期
ｗ ｄｈ ｍ ＣＩ ｗｗｇ ｃ ｅ Ｏ ｎ
６ ｌ
气 相 二 氧化 硅 胶 体 电解 质 的研 究进 展
陈妹 琼 ，张敏 ，孙 成访 ，蔡志泉 ，程发 良
（ 莞理 工 学 院 城 市学 院 ，广东 东 莞 ５３ ０） 东 ２ １６
ｏ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ． ｏ ｃ ｎｒ ｔｏ ｎ ｈ ａｔｃｅｓｚ ｆ ｕ ｅ ｉｉａ ｔ ｅｏ ｅａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓａ ｅｌ ｓｔ ｅａ ｄ ｔ ｅｏ ｔ ｅｇ ｌ￣ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ｅ ｐ ｃ ｉ ｅｙ ｉ ａｌ ， ｈ ｆ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅｐ ｒｉｌ ｉ ｅｏ ｆ ｍ ｄ ｓｌ ， ｈ ｐ ｒ ｔ ｏ ｄｔ ｎ ｓｗ ｌ ａ ｈ ｄ ｉ ｖ ｆ ｈ ｅ ｅ ｅｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔ ｌ Ｆ ｎ ｌ ｔｅ ｃ ｃ ｎ ｉ ｉ ｘ ｖ ｙ
ｍ ａ ｋ ｔ ｅ ａ ｄ ｎ ｅｐ ｏ ｌｍ ｓｐ ｅ ｅ ｔ ｎ ｇ ｌ Ｌ Ａ ａｌ ｒｃ ￣ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ｒ ｅ ｍ ｎ ｓ ｄ ｔ ｒ ｂ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｄ ａ ｈ ｉ ＶＲ ｂ ｌｅ ｉｓｖｅ ｅｄ ｓ ｕ ｓ ｄ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓ ｇ ｌ ｄ ｅｃ ｔｏｙ ｅ； ｆ ｍｅ ｉ ｃ ； ｖ ｌ ｃ ｒ ｇ ｌｔ ｄ ｌａ — ｃ ｄｂ ｔｅ ｉｓ ｙ ｒ ： ｅｌ — ｌｃ ｒ ｌｔ ｅ ｕ ｄ ｓｌ ａ ｉ ａｘ —ｅ ｕａ ｅ ｅ ｄ ａ ｉ ａｔ ｒｅ