[发明专利]一种二氧化硅气凝胶及其制备方法

说明书

一种二氧化硅气凝胶及其制备方法，涉及气凝胶技术领域。二氧化硅气凝胶的制备方法，包括：在密封状态下，将混合均匀的A体系与凝胶核粒子混合得到前驱体，对前驱体进行干燥。A体系包括磷酸硅、硅酸钠和水；凝胶核粒子包括白炭黑和硅微粉中的一种或两种。磷酸硅与水反应水解生成磷酸和硅酸，磷酸提供氢离子，硅酸钠中的钠离子被氢离子取代形成硅酸。白炭黑和硅微粉与钠离子反应均能生成硅酸钠，硅酸钠继续水解得到硅酸。对前驱体干燥后，硅酸缩水形成二氧化硅，同时，白炭黑和硅微粉作为凝胶核粒子吸附缩水后得到的二氧化硅，从而形成绒球状多孔结构的二氧化硅气凝胶。该二氧化硅气凝胶性能优良，导热系数小，比表面积较大。

技术领域

本发明涉及气凝胶技术领域，且特别涉及一种二氧化硅气凝胶及其制备方法。

背景技术

气凝胶通常是指纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。气凝胶可应用于航空、建筑隔热、声学延迟、环保吸附等领域。气凝胶的生成机理是在干燥过程中既要使前期形成的凝胶脱水，又要保证凝胶不塌陷，从而使空气进入凝胶网络中替代原凝胶内水的位置。

目前，现有技术中通常以正硅酸甲酯、正硅酸甲酯为硅源制备二氧化硅气凝胶，但是制备过程中会产生大量废液。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化硅气凝胶的制备方法，该方法工艺简单，能够避免产生废液。

本发明的另一目的在于提供一种二氧化硅气凝胶，其性能优良，导热系数小，比表面积较大。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种二氧化硅气凝胶的制备方法，包括：

在密封状态下，将混合均匀的A体系与凝胶核粒子混合得到前驱体，对前驱体进行干燥；

A体系包括磷酸硅、硅酸钠和水；凝胶核粒子包括白炭黑和硅微粉中的一种或两种。

一种二氧化硅气凝胶，由上述的二氧化硅气凝胶的制备方法制得，二氧化硅气凝胶为多孔结构。

本发明实施例的有益效果是：

在密封状态下，磷酸硅与水反应水解生成磷酸和硅酸，磷酸提供氢离子，硅酸钠中的钠离子被氢离子取代形成硅酸。白炭黑和硅微粉与钠离子反应均能生成硅酸钠，硅酸钠继续水解得到硅酸。对前驱体干燥后，硅酸缩水形成二氧化硅，同时，白炭黑和硅微粉作为凝胶核粒子吸附缩水后得到的二氧化硅，从而形成多孔结构的二氧化硅气凝胶，该过程避免了废液的产生。且制得的二氧化硅气凝胶具有较大的比表面积和较小的导热系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例1的二氧化硅气凝胶的SEM图；

图2为本申请实施例2的二氧化硅气凝胶的SEM图；

图3为本申请实施例3的二氧化硅气凝胶的SEM图；

图4为本申请实施例4的二氧化硅气凝胶的SEM图；

图5为本申请实施例5的二氧化硅气凝胶的SEM图；

图6为本申请实施例6的二氧化硅气凝胶的SEM图；

图7为本申请实施例7的二氧化硅气凝胶的SEM图。

具体实施方式