二氧化硅氣凝膠及其復(fù)合材料制備與吸附應(yīng)用研究.pdf

1、二氧化硅氣凝膠以其諸多優(yōu)異特性而受到廣泛關(guān)注，如密度小、熱導(dǎo)率低、比表面積大等。但是純二氧化硅氣凝膠機(jī)械性能差、無定形、易碎等的缺點(diǎn)又限制了它的應(yīng)用。超臨界干燥是目前制備氣凝膠的一種非常成熟的干燥工藝，但是該工藝對(duì)設(shè)備的要求高，并且具有一定的危險(xiǎn)性。常壓干燥是目前研究的較多的制備工藝，其對(duì)設(shè)備的要求低，但是制備周期相對(duì)較長。
　　本文采用常壓干燥方法，分別以正硅酸四乙酯、水玻璃為硅源制備了納米多孔二氧化硅氣凝膠，制備過程中引入了干

2、燥控制化學(xué)添加劑，實(shí)驗(yàn)及測試結(jié)果表明其對(duì)均勻氣凝膠的孔徑分布具有一定的作用。同時(shí)研究了溶劑、改性劑的添加量對(duì)氣凝膠性質(zhì)的影響。在此基礎(chǔ)上，將二者的優(yōu)勢結(jié)合起來，引入混合溶劑法:以廉價(jià)水玻璃作為硅源，采用特殊工藝，實(shí)現(xiàn)了以有機(jī)試劑為主要溶劑制備納米多孔二氧化硅氣凝膠的新工藝。該工藝制備周期較短（相對(duì)于以水玻璃為前驅(qū)體的工藝），且成本低（相對(duì)于水玻璃一步溶劑交換．表面改性及以正硅酸四乙酯為硅源的工藝），所得氣凝膠參數(shù)如密度、比表面積、疏水性

3、等與二者類似。在大孔二氧化硅氣凝膠的制備方面，本文采用甲基三甲氧基硅烷為硅源，研究了溶劑交換工藝對(duì)氣凝膠性質(zhì)的影響，研究結(jié)果表明:在孔徑較大的前提下，采用正己烷交換乙醇的步驟對(duì)最后氣凝膠的性質(zhì)影響不大，所制備的大孔二氧化硅氣凝膠具有一定的柔韌性。不論是介孔還是大孔氣凝膠均疏水親油，對(duì)有機(jī)液體具有優(yōu)異的吸附能力。
　　由于氣凝膠的機(jī)械性能較差、無定形、易碎，本文采用聚氨酯海綿作為骨架增強(qiáng)材料，分別制備了納米孔及微米孔海綿增強(qiáng)二氧化硅

4、氣凝膠復(fù)合材料。制備的復(fù)合材料除了具備上述純氣凝膠的優(yōu)異特性之外，其機(jī)械性能也得到了大幅度提高，成型能力強(qiáng)。同時(shí)，該復(fù)合材料對(duì)有機(jī)液體的吸附能力強(qiáng)（0.7 ml/cm3以上）且可多次重復(fù)使用。
　　油水分離是氣凝膠材料的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，但是目前使用氣凝膠作為分離材料的一個(gè)重要缺點(diǎn)在于分離效率低下，在兩次吸附之間需要有脫吸附過程，無法做到連續(xù)吸附。本文以海綿增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料為基礎(chǔ)，將其連接自吸泵，研制了簡易連續(xù)吸附設(shè)備。