金属醇盐法制备Ta_2O_5气凝胶

以乙醇钽为前驱物,采用金属醇盐溶胶-凝胶技术,获得了Ta2O5湿凝胶,分析了不同条件下的溶胶-凝胶过程,并初步探讨了凝胶过程机理。Ta2O5的溶胶-凝胶过程主要受到水量、催化剂用量及钽源浓度等因素的影响:体系在强酸性条件下凝胶,且随着酸性的增强,体系凝胶时间明显缩短;当水量较少时,凝胶时间随水量的增加而增加,但当水量增加到一定程度时,体系凝胶时间基本不变;实验证明,通过增大溶剂用量,体系凝胶时间延长,气凝胶理论密度降低。通过对溶胶-凝胶过程的控制,结合超临界干燥技术,获得了密度低至44 mg/cm3的Ta2O5气凝胶样品。

块状Ta_2O_5-TiO_2复合气凝胶的制备与表征

以乙醇钽、钛酸丁酯为原料，以乙醇为溶剂，通过溶胶-凝胶法及超临界干燥成功制备了Ta2O5—TiO2复合气凝胶。用场发射扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、扫描电镜模式下的电子能谱仪（EDS）以及比表面积吸附仪（BET）对其进行表征。结果表明：该气凝胶是由粒径在nm量级的Ti和Ta的羟基氧化物胶体颗粒堆积而成的低密度、高比表积的多孔网络结构材料，孔径分布主要集中在5～15nm，比表面积为492．9m^2／g，密度为90mg／cm^3左右。

不同酸催化条件下Ta_2O_5气凝胶的制备

采用溶胶-凝胶技术,以乙醇钽为前躯体,乙醇为溶剂,分别以盐酸、硝酸、硫酸为催化剂,结合CO2超临界干燥技术制备了Ta2O5气凝胶。研究发现:硫酸作催化剂的体系,其胶凝时间远远小于其他体系,且溶剂交换及超临界干燥过程中的收缩开裂现象明显改善;扫描电镜分析结果显示,硫酸为催化剂制备的Ta2O5气凝胶骨架颗粒间存在较严重的团簇现象,比表面积约167m2/g,明显低于以盐酸、硝酸为催化剂的体系。X射线光电子能谱测试结果显示,Ta2O5气凝胶中无相应的Cl元素或N元素残留,而S元素则基本上滞留在Ta2O5气凝胶中。说明S元素进入了Ta-O-Ta交联结构,正是因为这种结构的引入,Ta2O5气凝胶的收缩龟裂现象得以明显改善并呈现出相对较高的力学性能。

酸-碱两步催化对氧化钽气凝胶形貌及性能的影响

以乙醇钽为前驱体,盐酸/氨水为催化剂制备出块状氧化钽气凝胶。两步酸-碱催化法制备的Ta2 O 5气凝胶具有凝胶时间快、密度低、强度高、不易开裂、收缩小和半透明等优点。对制备的气凝胶用SEM、BET等手段进行表征。BET 法测得酸-碱两步催化制备 Ta2 O5气凝胶的比表面约为493 m2/g, NLDFT理论得出孔径主要分布在2~8 nm 之间,比一步酸催化制备的 Ta2 O5气凝胶的比表面（400 m2/g）高、孔径分布（2~20 nm）窄；SEM测试结果表明酸-碱两步催化制备的 Ta2 O 5气凝胶是由纳米颗粒随机堆积起来的,与一步酸催化制备的 Ta2 O 5气凝胶相比具有纳米颗粒尺寸小、孔径分布窄等优点。并对盐酸/氨水制备过程中的反应机理进行了初步探索。