二氧化硅气凝胶的常压制备方法技术

本发明专利技术公开了常压干燥制备超疏水二氧化硅气凝胶的方法，它包括如下步骤：1）制备溶胶；2）溶胶凝胶化；3）凝胶老化；4）凝胶溶剂交换；5）表面疏水改性；6）常压干燥。本发明专利技术的二氧化硅气凝胶的制备方法，以正硅酸乙酯为硅源、乙醇为溶剂，酸、碱为催化剂，三甲基氯硅烷为表面改性剂，常压干燥制备出超疏水二氧化硅气凝胶。制备的超疏水型三维网状结构SiO2气凝胶经测试其具有较高的比表面积、较低的密度、室温下具有较好的疏水性能。由此得出本发明专利技术制备的二氧化硅气凝胶吸附性能优异，在节能领域会有很好的应用前景。本发明专利技术二氧化硅气凝胶的常压制备方法，流程简单，对设备要求不高，还可以缩短工艺流程，降低成本，易于工业化。

Atmospheric preparation of silica aerogels

The invention discloses a method for preparing superhydrophobic silica aerogel by atmospheric drying, which comprises the following steps: 1) preparing sol; 2) sol gelation; 3) gel aging; 4) gel solvent exchange; 5) surface hydrophobic modification; 6) atmospheric drying. The preparation method of the silica aerogel of the present invention uses tetraethyl orthosilicate as silicon source, ethanol as solvent, acid and base as catalyst, trimethylchlorosilane as surface modifier, and atmospheric pressure drying to prepare superhydrophobic silica aerogel. The superhydrophobic SiO2 aerogels with three-dimensional network structure were tested to have high specific surface area, low density and good hydrophobic properties at room temperature. It is concluded that the silica aerogel prepared by the invention has excellent adsorption performance and has a good application prospect in the field of energy saving. The method for preparing silica aerogel under normal pressure has the advantages of simple process, low requirement for equipment, short process flow, low cost and easy industrialization.

【技术实现步骤摘要】
二氧化硅气凝胶的常压制备方法
本专利技术属于二氧化硅气凝胶制备
，尤其涉及二氧化硅气凝胶的常压制备方法。
技术介绍
二氧化硅气凝胶是一种具有三维网状结构的纳米多孔结构的材料，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。这种特殊的结构使其具有高孔隙率（85-95%，最高达99.8%）、小孔洞尺寸(1-100nm)、高比表面积（1000m2/g）、低密度（0.03-0.2g/cm3）、小折射率（1.01-11）、低声速（100m/s）、超低热导率0.015W/（m·K）等性能。正因为它具备这些独特的性质，使其在航空航天、建筑、医学以及催化剂等领域有着广泛的应用前景。二氧化硅气凝胶的制备一般使用超临界干燥，成型效果好，能保持完整的三维网状结构。但是超临界干燥设备昂贵，并且干燥条件苛刻，难以实现大规模的工业化生产，这很大程度上限制了二氧化硅气凝胶的工业化应用。因此采用常压干燥的方法是实现气凝胶工业化生产的必然要求。制备二氧化硅气凝胶的过程中，已报导的硅源有正硅酸酯类（正硅酸乙酯，正硅酸甲酯）、多聚硅烷、硅溶胶、水玻璃，以及更廉价的稻壳或者粉煤灰等。但正硅酸甲酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二氧化硅气凝胶的常压制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）制备硅溶胶 将硅源、无水乙醇和去离子水加入容器中混和搅拌5‑30min；再加入酸性催化剂调至强酸性，搅拌水解得到硅溶胶；2）硅溶胶凝胶化 在搅拌下将碱性催化剂慢速逐滴加入到步骤1）的硅溶胶中，调节pH值至中性，放置室温下静置凝胶，直至将容器倾斜45°以上时，容器中液面不发生倾斜为止，得到初步凝胶化的凝胶；3）凝胶老化 将步骤2）初步凝胶化的凝胶置于容器中，加入母液老化液，密封置于室温下老化；4）凝胶溶剂交换 将步骤3）老化后的凝胶置于正已烷溶剂中进行溶剂交换，置换出湿凝胶骨架中残留的去离子水；5）表面疏水改性 将步骤4）溶剂交换完毕...

【技术特征摘要】
1.二氧化硅气凝胶的常压制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）制备硅溶胶将硅源、无水乙醇和去离子水加入容器中混和搅拌5-30min；再加入酸性催化剂调至强酸性，搅拌水解得到硅溶胶；2）硅溶胶凝胶化在搅拌下将碱性催化剂慢速逐滴加入到步骤1）的硅溶胶中，调节pH值至中性，放置室温下静置凝胶，直至将容器倾斜45°以上时，容器中液面不发生倾斜为止，得到初步凝胶化的凝胶；3）凝胶老化将步骤2）初步凝胶化的凝胶置于容器中，加入母液老化液，密封置于室温下老化；4）凝胶溶剂交换将步骤3）老化后的凝胶置于正已烷溶剂中进行溶剂交换，置换出湿凝胶骨架中残留的去离子水；5）表面疏水改性将步骤4）溶剂交换完毕的湿凝胶浸泡于表面改性剂和有机溶剂的混合液中，进行湿凝胶的表面基团改性；6）常压干燥将步骤5）制得的湿凝胶进行有机溶剂清洗表面，再经常压干燥、自然冷却至室温后得到含有三维网状结构的纳米多孔二氧化硅气凝胶块体。2.根据权利要求1所述的二氧化硅气凝胶的常压制备方法，其特征在于步骤1）中的硅源选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷中的任意一种。3.根据权利要求1所述的二氧化硅气凝胶的常压制备方法，其特征在于步骤1）中的硅源、无水乙醇和去离子水的摩尔比为1：5-12：1-6。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，包志康，宋鑫，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33