厘米级SiO_2气凝胶球体的制备及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用酸碱两步催化溶胶-凝胶法和CO_2超临界干燥技术成功制备出完整的厘米级SiO_2气凝胶球体。当配比条件为TEOS∶EtOH∶H_2O=1∶10∶4时制备的SiO_2气凝胶球体具有典型的纳米多孔网络结构。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、孔径分布及比表面积测试仪(BET)、纳压痕技术对SiO_2气凝胶球体的表面形貌、内部结构、化学成分、比表面积、孔径分布及力学性能进行研究分析。研究表明:低温有利于制备出完整的厘米级SiO_2气凝胶球体。随着凝胶温度的增加,SiO_2气凝胶球体样品的收缩率逐渐增加,而孔隙率和比表面积逐渐减小。当凝胶温度为-5℃时,厘米级SiO_2气凝胶球体样品的平均孔径为24.8 nm,孔体积为4.9 m^3/g,比表面积高达1004.38 m^2/g,密度为0.104 g/cm^3,收缩率约为16.2%,孔隙率约为95.3%,弹性模量和硬度最大分别为8.79 MPa与5.24 MPa。