复合气凝胶.

《复合气凝胶.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复合气凝胶.（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、复合气凝胶 余涛 2015000193 一、什么是气凝胶 气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度很小的固体之一。这种新材 料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍。 气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”或“冻住 的烟”。这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受 1400摄氏度的高温。 目前主要运用于航天方面。 二、气凝胶分类 一般按成分分类，可分为单组分气凝胶，如SiO2，Al2O3，TiO2，炭气 凝胶（有机气凝胶炭化后得到）等；多组分气凝胶，如SiO2/Al2O3， SiO2/TiO2等。最典型的研究最多的气凝胶是单组份的SiO2气凝胶和炭 气

2、凝胶（有机气凝胶）。 三、复合气凝胶 TiO2SiO2复合气凝胶 TiO2/SiO2复合气凝胶中 Ti-O-Ti、Si-O-Si 和 Ti-O-Si 键相互交织, 使复 合气凝胶具有小晶粒尺寸、高比表面积和高热稳定性. TiO2/SiO2复合气凝胶是由纳米 TiO2和 SiO2相互分散复合而成的介孔固 体材料, 具有氧化能力强、吸附效率高、透光性能好、化学性质稳定等 特点, 是优良的光催化剂. SiO2本身不具备光催化活性, 但Si掺杂可显著 影响TiO2气凝胶的光催化性能。 三、复合气凝胶 Ta2O5-TiO2复合气凝胶 纳米TiO2（导带位置:-0.1 V(vs.NHE)光催化剂以其光活性

3、好、催化效率 高、无毒、氧化能力强而最为常用,在光催化领域已经显示出广阔的应用 前景。氧化钽类催化剂由于其更负的导带位置（-0.3 V(vs.NHE)而受到 广泛关注。 TiO2气凝胶与Ta2O5气凝胶复合后,由于纳米粒子间的耦合作用,这两种半 导体的能带间会发生交迭,降低其导带位置。 三、复合气凝胶 SiO2Al2O3复合气凝胶 在650以上的温度下长期使用，SiO2气凝胶团簇颗粒会发生收缩并团 聚，比表面积急剧下降，孔结构明显减少，材料趋于致密，极大限制了, 气凝胶在高温隔热领域的应用。 Al2O3含有多种晶型，熔点高达2000，由于其特殊的微观结构，以其 为主体制备的气凝胶可在保持高耐温

4、性的同时极大地提高材料的隔热性 能。 三、复合气凝胶 ZrO2Al2O3复合气凝胶 ZrO2气凝胶不仅具有气凝胶的一般特性，而且化学性质稳定、耐高温， 可作为一种轻质高效的高温保温隔热材料。 通过对比纯 ZrO2气凝胶和 ZrO2Al2O3复合气凝胶发现，掺杂氧化铝可 有效抑制氧化锆高温热处理过程中的晶体生长和晶相转变，提高耐温性 能。(ZrO2气凝胶比表面积565m2/g，500处理2h，降到100m2/g以下 ；ZrO2Al2O3复合气凝胶表面积558m2/g，,1000热处理，仍可达 129m2/g） 三、复合气凝胶 C-NiO气凝胶 以贱金属NiO为原料,通过sol-gel法,并利用超

5、临界干燥设备,获得复合碳气 凝胶材料（C-NiO），主要用作超级离子电容器（是一种新型储能器件, 利用高比表面积电极材料与液体电解质间形成的双电层获得超比容值） 的电极材料（主要为了替换价格昂贵的RuO2）。 一方面以碳气凝胶作为电荷储存材料及镍离子载体,利用其超大比表面积 使镍离子被更好地分散,赝电容效应得到充分发挥,从而使比电容值进一步 提高;另一方面利用碳骨架自身的高电导率,使器件等效串联电阻大大降 低。 三、复合气凝胶 PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）/SiO2复合气凝胶 （有机-无机复合气凝胶 ） 所得气凝胶外观为乳白色固态,有一定强度,质脆,表面无任何裂纹,密度为 176kg/m3,平

6、均孔径为14nm,比表面为568m2/g,呈连续网络状,具有纳米量 级且微孔分布均匀。 三、复合气凝胶 纤维素-SiO2复合气凝胶（有机-无机复合气凝胶） 纤维素气凝胶富含羟基，具有较大的比表面积和较高的孔隙率，易吸附 空气中的水蒸汽。 由于SiO2的体积效应和量子隧道效应，使纤维素产生游渗作用，SiO2粒 子能够深入到纤维素分子的键附近，并发生电子云的相互重叠，改善 了纤维素的热稳定性、耐磨性、韧性、疏水性等。 三、复合气凝胶 Cu掺杂SiO2纳米复合气凝胶 过渡金属Cu由于具有良好的催化氧化和催化还原性能已被广泛地应用于有机物 环氧化、CO及NOx的催化氧化、碳氢化合物的加氢及脱氢反应等化学工程。将 Cu掺杂到各种催化剂载体中,往往会提高催化剂的催化活性。 SiO2气凝胶是一种新型多孔性非晶固态纳米材料，因其具有高比表面、高孔隙 率、低密度等独特的性能，在作为催化剂及载体方面具有诱人的应用前景。即 使铜少量（如 1%-5%，质量分数）负载于SiO2载体中,也会有效改善复合凝胶 的催化性能。 谢谢观赏！