氧化铝气凝胶的耐温性能研究

为了研究氧化铝气凝胶的耐高温性能和高温下的隔热水平,以异丙醇铝作为前驱体,乙醇作为溶剂,冰醋酸为催化剂,采用溶胶凝胶法经超临界干燥制备氧化铝气凝胶,并在不同温度下(25、150、250、300、500、600、850、1000和1200℃)保温6 h热处理,并通过FT-IR、XRD、TGA、DSC、SEM、TEM、BET等方法研究了热处理温度对氧化铝气凝胶物相组成、显微形貌、结构及比表面积的影响。结果表明:1)随着热处理温度的升高,制备的氧化铝气凝胶会发生相变,当热处理温度≥600℃后,随热处理温度继续升高,试样几乎不发生质量变化;2)当热处理温度为850℃时,制备的氧化铝气凝胶仍保持三维多孔网络骨架结构,平均孔径仍小于空气分子自由程69 nm,且无明显大孔;3)制备的氧化铝气凝胶常温下比表面积为458 m^(2)·g^(-1)、850℃热处理后为321 m^(2)·g^(-1),经1000℃热处理后仍可达到102 m^(2)·g^(-1)。

SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合气凝胶常压干燥制备技术研究进展

SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合气凝胶(SAA)具有低密度、高比表面积、低热导率和耐高温等特点,可应用于航空航天、化工冶金、窑炉保温等领域。常压干燥具备制备成本低、可满足工业化大批量生产等优势,具有良好的实际应用前景。介绍了SAA的制备方法,重点对常压干燥制备SAA中前驱体、表面改性剂、纤维增强的研究现状进行了综述,并展望了常压干燥方法制备SAA的发展方向。

SiO_(2)增强氧化铝气凝胶复合建筑保温材料的制备及性能研究

气凝胶材料凭借孔隙率高、抗压能力强和热导率低等优势,在建筑保温材料市场中具有广阔的应用前景。选择正硅酸乙酯和仲丁醇铝为原料,通过溶胶-凝胶法制备了不同SiO_(2)掺杂量的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶复合保温材料。研究了SiO_(2)掺杂量对复合气凝胶晶体结构、微观形貌、力学性能和导热性能的影响。结果表明,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶主要由多晶态的勃姆石组成,SiO_(2)的掺杂抑制了γ-Al_(2)O_(3)相的生成,阻碍了羟基缩水反应的发生,且AlO-H基团中的H被Si取代,形成了更为稳定的Al-O-Si键。Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶呈现出开放的多孔结构,SiO_(2)的掺杂改善了气凝胶的孔道走向,使孔径尺寸减小且均匀分布。随着SiO_(2)掺杂量的增加,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶的抗压强度和比表面积先增大后轻微降低,导热系数先降低后升高,当SiO_(2)的掺杂量为9%(摩尔分数)时,气凝胶的抗压强度最大为40.92 MPa,相比未掺杂SiO_(2)的气凝胶增大了58.97%,比表面积最大为257.33 m^(2)/g,导热系数最低为0.022 W/(m·K),保温性能最佳。综合可知,SiO_(2)的最佳掺杂量为9%(摩尔分数)。

氧化锆纤维-氧化铝气凝胶复合材料的制备及测试

气凝胶作为具有低密度、高孔隙率及大比表面积的纳米多孔材料,在隔热保温及高温防护等领域具有广泛的应用前景,而制备机械性能优异耐高温的整块气凝胶材料是一个巨大挑战和实现气凝胶规模化应用的关键。本文通过溶胶凝胶法结合二氧化碳超临界干燥合成了一种结构均匀且轻质耐高温的块体氧化铝气凝胶,研究结果表明所制备的氧化铝气凝胶具有良好的成型性以及高温隔能力,对氧化铝气凝胶化工合成和产业化应用具有重要的参考价值。

氧化铝气凝胶复合材料的制备与隔热性能

以仲丁醇铝为先驱体,采用溶胶-凝胶工艺制备氧化铝溶胶,并将其与无机陶瓷纤维毡复合经超临界流体干燥得到氧化铝气凝胶隔热复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附等方法对样品微观结构进行分析,利用热平板法对材料的隔热性能进行测试,并分析了氧化铝气凝胶隔热复合材料隔热机理。研究表明:与氧化硅气凝胶相比,氧化铝气凝胶具有更好的耐高温性能,经1000℃热处理后仍然能够较好地保持其纳米多孔结构;将气凝胶与纤维复合后,充分发挥了氧化铝气凝胶优良的隔热特性,使得复合材料的隔热性能较纯纤维毡有了明显的改善,其热面温度1000℃时导热系数为0.0685 W/m.K。

低密度、块状氧化铝气凝胶制备

研究了工艺参数对氧化铝溶胶及气凝胶的影响。结果表明,稳定的氧化铝溶胶优化制备工艺为:仲丁醇铝为前驱体,水解温度60℃,仲丁醇铝、乙醇、水的物质的量之比为1∶(8～16)∶1.2;螯合剂乙酰乙酸乙酯能有效控制仲丁醇铝水解缩聚速率,提高溶胶的稳定性;块状氧化铝气凝胶主要成份为多晶勃姆石相,比表面积为447m2.g-1,其强度和密度随乙醇量的增加而降低,密度最低为0.040g.cm-3。氧化铝气凝胶微观结构由许多片叶状颗粒堆积形成,经1200℃热处理后仍保持原有的微观形貌,比表面积为73m2.g-1。

耐高温氧化铝气凝胶隔热复合材料研究进展

氧化铝气凝胶是一种高孔隙率、低密度、高比表面积、耐高温和低热导的纳米多孔材料,在高温隔热领域(如航天飞行器热防护系统、工业窑炉保温材料等)具有广阔的应用前景。但是,纯氧化铝气凝胶因耐温性(1000℃以上)、力学性能和高温隔热性能相对较差难以直接应用,需要引入增强相和遮光组分制备成气凝胶复合材料以进行改善。本文对耐高温氧化铝气凝胶的制备、氧化铝气凝胶隔热复合材料的制备及性能等方面的最新研究进展进行了综述。研究人员通过原位掺杂改性、沉积改性、有机链和炭涂层改性等方法提高了氧化铝气凝胶的热稳定性。在氧化铝气凝胶中引入晶须、颗粒、多孔骨架和纤维等增强相,能够大幅提高其力学性能;纤维和遮光剂的协同作用,能够提高氧化铝气凝胶抑制红外辐射的能力,显著降低高温热导率。本文还提出了后续的研究方向:对氧化铝气凝胶的密度、微观结构进行精细调控,再引入合适的异质元素和遮光剂,以进一步提高气凝胶的热稳定性和复合材料的隔热性能;深入研究复合材料在高温下结构和性能的演化,以及氧化铝气凝胶和增强相之间的相互作用。作为一种新型的隔热材料,氧化铝气凝胶复合材料将在高温隔热领域发挥其优势并逐步实现广泛应用。

氧化铝气凝胶的研究进展

Al2O3气凝胶以其独特性质受到人们的广泛关注。本文就Al2O3气凝胶的结构、性质和制备方法进行了综述,制备方法包括铝醇盐的一步法、两步法和无机铝盐的滴加环氧丙烷法,其中滴加环氧丙烷法是制备高性能AlO气凝胶非常有发展潜力的方法之一。同时还介绍了纤维增强气凝胶、多组分及掺杂改性气凝胶。

热处理对块状氧化铝气凝胶微观结构的影响

以AlCl3.6H2O为前驱体,无水乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂,环氧丙烷为凝胶网络诱导剂,通过溶胶-凝胶技术制备得到溶胶,再经超临界干燥制备出块状氧化铝气凝胶。采用SEM、TEM、XRD、BET等手段,对氧化铝气凝胶在不同热处理温度下的微观结构进行了对比和分析。结果表明,氧化铝气凝胶的主要成分为多晶勃姆石相,微观结构由许多叶片状纤维堆积形成,经500和1000℃热处理后成块性未受到明显的影响,比表面积各为429和174m2/g。在20～1000℃内,氧化铝气凝胶发生了由多晶态勃姆石相→γ-Al2O3→δ-Al2O3的相转变。

氧化钇掺杂对Al_2O_3块状气凝胶结构与性能的影响

以AlCl3·6H2O为原料,YCl3·6H2O为添加剂,采用溶胶-凝胶法和超临界干燥工艺制备得到氧化钇掺杂氧化铝块状气凝胶。其中掺杂含量控制在2.5wt%～30wt% Y2O3范围内。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积测定等测试手段对样品进行表征。结果表明:氧化钇的掺杂可以使氧化铝气凝胶在高温下维持高比表面积以及提高其在高温的热稳定性。经1000℃热处理后5.0wt% Y2O3-Al2O3气凝胶仍然处于无定形态,未发生相转变,比表面积仍达380～400m2/g,比纯Al2O3气凝胶(174m2/g)高出许多。

耐高温Al_2O_3基气凝胶的制备和特性研究

以仲丁醇铝为前驱体,盐酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法再经过超临界修饰和干燥,制备出块体Al_2O_3气凝胶。将莫来石纤维跟Al_2O_3溶胶混合,用同样的方法制备出纤维复合Al_2O_3气凝胶。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、热分析仪、孔径分布仪和X线衍射仪(XRD)表征Al_2O_3气凝胶及复合样品的结构和热学性能。结果表明:经过超临界修饰的Al_2O_3气凝胶具有更高的结晶度和耐温性能,并通过与莫来石纤维复合,其力学强度得到了有效的提高。

耐高温氧化铝气凝胶研究进展

在众多气凝胶中,氧化铝气凝胶不仅热导率低,而且高温稳定性好(长期使用温度高达950℃),在高温催化、高温隔热等领域是一种理想的材料。但在工作温度超过1000℃时,氧化铝气凝胶的使用受到限制。简要介绍了氧化铝气凝胶的制备工艺,分析了氧化铝气凝胶的失效理论,并对其耐高温性能的改善进行了探讨。

块状石英纤维/Al_2O_3气凝胶复合材料的非超临界干燥法制备及表征

采用溶胶-凝胶法和常压干燥法以N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)作为干燥控制化学添加剂制备了低密度石英纤维增强Al2O3气凝胶复合材料.通过氮气吸附-脱附实验比较研究了石英纤维对氧化铝气凝胶孔结构参数的影响;采用X射线衍射技术表征了在升温过程中石英纤维/Al2O3气凝胶复合材料的相结构变化;利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了Al2O3气凝胶基体及其石英纤维复合材料的微观形貌;初步探讨了DMF对Al2O3气凝胶形貌和密度的影响.研究结果表明石英纤维/Al2O3气凝胶复合材料成块性好,纤维与气凝胶基体结合紧密,石英纤维提高了Al2O3相转变温度,适量的DMF有利于形成均匀凝胶网络结构,减小干燥收缩压力.

氧化铝气凝胶的合成与性能

氧化铝气凝胶具有大比表面积、高孔隙率以及比氧化硅气凝胶更优异的热稳定性,在高温隔热和催化领域有广阔的应用前景,但其复杂的合成工艺和较低的强度限制了其应用。本文首先介绍氧化铝气凝胶合成工艺,指出溶胶-凝胶过程中存在的问题,不同干燥方式的特点以及最新发展的干燥工艺;然后介绍了近年来氧化铝气凝胶在比表面积、热稳定性、强度、导热系数等性能改善方面所取得的代表性研究成果;最后介绍了氧化铝气凝胶在高温催化、隔热领域的应用,并展望了未来氧化铝气凝胶的发展方向以及应关注的问题。

纳米莫来石粉体的合成及其表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,采用溶胶-凝胶-超临界流体干燥技术(sol—gel—supercritical fluid drying)制备了n(Al2O3):n(SiO2)为3:2的Al2O3-SiO2二元纳米气凝胶,通过中温煅烧,获得了纳米级莫来石粉体。用热重-差示扫描热量计(TG—DSC)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及物理吸附分析仪等手段研究了经不同温度处理后样品的显微形貌、比表面积、微孔孔容分布及物相变化等规律。TG—DSC分析表明:在煅烧过程中,气凝胶的大部分质量损失(15.98％)在700℃左右已完成,在DSC曲线上450℃和1 105℃时存在2个因结构重整晶化的放热峰和850℃时存在1个非晶化的吸热峰;借助于TG—DSC,XRD和TEM分析手段,可以确定在纳米Al2O3-SiO2二元材料内,在1 015℃左右开始形成莫来石,在1 100～1 200℃期间就已完全转变成莫来石,1 200℃可得晶粒发育良好的纳米莫来石粉体;TEM和物理吸附分析仪测试结果表明:1 100℃和1 200℃所得纳米莫来石的微粒大小分别为30 nm和50 nm左右,比表面积分别为138.91 m2/g和95.81m2/g。

航空航天用隔热材料的研究进展

隔热材料是飞行器热防护关键材料之一。尤其针对受长时间气动加热的超高速飞行器,机体表面产生高温,既要求隔热材料能有效阻隔热量进入机体内部影响电子电气设备正常工作并兼具优异的热稳定性,又要求其质轻,耐候性优良以应对多次重复使用和降低隔热材料本身所带来的能耗。文中综述了以酚醛泡沫复合隔热材料、氧化铝泡沫陶瓷材料及新型纳米隔热材料为代表的航空航天用隔热材料技术最新研究进展,详细介绍了这些隔热材料的组成、结构和性能特点,在此基础上展望航空航天用新型隔热材料的未来发展。

Al_2O_3气凝胶的制备技术研究

Al2O3气凝胶是一种新型、轻质的纳米多孔材料,具有许多独特的物理、化学性质和潜在的应用价值。综述了Al2O3气凝胶的超临界干燥及非超临界干燥制备方法以及各种制备参数(醇铝盐与水的比例、醇盐的类型、溶剂的类型、温度、乙醇的用量、由催化剂所决定的溶液的pH值、老化时间以及干燥过程)对Al2O3气凝胶性质的影响,并探讨了Al2O3气凝胶进一步研究的方向。

添加三甲基乙氧基硅烷制备耐高温硅/铝复合气凝胶

以仲丁醇铝(ASB)和三甲基乙氧基硅烷(TMEO)为前驱体,采用溶胶-凝胶法,经乙醇超临界干燥制备了耐温高、成型性好的硅/铝复合气凝胶。用透射电子显微镜、N2吸附分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、hot disk热分析仪等仪器表征了气凝胶的形貌、孔结构、表面基团、晶相、热学等性能。在溶胶-凝胶过程中,通过添加TMEO在氧化铝纳米颗粒表面引入了-Si-(CH_3)_3基团,该基团经高温热处理后会在Al_2O_3表面形成SiO_2纳米颗粒,有效地抑制了Al_2O_3纳米颗粒在高温下的晶体生长,使得该复合气凝胶具有优异的耐温性能。在1 200℃高温处理后,线性收缩低至16%,比表面积可达141 m^2·g^(-1),这将进一步促进气凝胶材料在高温保温隔热、吸附、催化等领域的广泛应用。

用废弃煤矸石制备高比表面积的SiO_2-Al_2O_3二元复合气凝胶

以兖州煤矸石为原料,经过低温焙烧、酸浸除杂、碱熔活化,采用溶胶-凝胶法和真空干燥法制备完整的块状SiO_2-Al_2O_3二元复合气凝胶。通过X射线衍射、扫描电镜、博里叶变换红外光谱、氮气吸附等检测手段对原料、SiO_2-Al_2O_3气凝胶及其制备过程中得到的中间产物的物理、化学特性进行表征,研究SiO_2-Al_2O_3凝胶的形成机制。实验结果表明,煤矸石经过酸浸除去了大部分的铁、钾、碱土金属等杂质。在经过碱熔活化后,煤矸石主要组分石英和高岭石均转化为非晶态,反应活性提高。制备得到的SiO_2-Al_2O_3气凝胶是以Si-O-Si、Si-O-Al网络结构为骨架的非晶态纳米颗粒聚集体,其堆积密度0.37g·cm～(-3),比表面积483m～2·g～(-1),比孔容1.87 cm～3·g～(-1),平均孔径10.29nm,最可几孔径9.32nm,具有较好的介孔特征。

高比表面积、低密度块状Al2O3气凝胶的制备及表征

以仲丁醇铝(ASB)为前驱体,乙醇为溶剂,乙酸为催化剂,乙酰乙酸乙酯(Etac)为螯合剂,通过溶胶-凝胶和超临界干燥过程制备得到块状氧化铝气凝胶,并在不同温度下对其进行热稳定性分析。此外,通过SEM,XRD,FT-IR和N 2吸附-脱附分析等测试研究了乙醇和乙酰乙酸乙酯的用量对氧化铝气凝胶微结构及比表面积的影响。结果表明:氧化铝气凝胶具有叶片状颗粒堆积形成的纳米多孔网络结构,比表面积高达744.5m^2/g,密度低至0.063g/cm^3,随着热处理温度升高,比表面积逐渐降低,1200℃热处理2h后依旧高达153.45m^2/g;经不同温度热处理后,氧化铝气凝胶的叶片状多孔结构未发生明显变化,表明该氧化铝气凝胶具有高温稳定性。