KH550改性SiO2气凝胶及其掺杂对砂浆性能的研究

目的提高SiO_2气凝胶颗粒与砂浆的相容性,降低砂浆的导热系数。方法以质量分数为5%的KH550硅烷偶联剂为改性剂,先对SiO_2气凝胶颗粒进行表面改性,并以改性后的SiO_2气凝胶颗粒为替换骨料,采用等体积替换法制备SiO_2气凝胶砂浆,再用SEM、XRD、傅里叶红外光谱(FTIR)和接触角测量仪对原材料性能和砂浆的微观形貌进行表征,并研究不同替换比例的SiO_2气凝胶颗粒对砂浆密度、力学性能、收缩性能以及导热系数等性能的影响。结果采用KH-550硅烷偶联剂对SiO_2气凝胶进行表面改性,改性后的SiO_2气凝胶能够稳定地镶嵌于砂浆中,与无机胶凝材料的结合较为紧密,填补了砂浆中的孔洞,使得砂浆内部结构更为均匀,形成较为稳定的复合体系;随着SiO_2气凝胶颗粒替换比例的增大,SiO_2气凝胶砂浆的密度、力学性能以及导热系数逐渐降低,收缩率逐渐变大,当替换率达到60%时,密度由最初的2014.1 kg/m3降至1231.4 kg/m3,28天抗压和抗折强度分别降至2.15 MPa和0.45 MPa、导热系数值从0.6039 W/(m·K)降至0.1524W/(m·K),自收缩率增大到2729×10-6。结论从使用性能、材料成本、以及保温性能等方面综合考虑,当替换比例为50%时,为最优体积掺量,此时,其密度、抗压和抗折强度、自收缩率以及导热系数分别为1387.1kg/m3,8.3 MPa和2.23 MPa,1928×10-6,0.2248 W/(m·K)。     

SiO2气凝胶的制备方法及其应用研究进展

针对SiO2气凝胶制备过程复杂和推广应用难等问题,就其制备过程中在溶胶-凝胶、老化和干燥等阶段受不同因素影响的研究现状进行了详细叙述,并对SiO2气凝胶材料在航空航天、建筑、医学以及催化剂等领域的应用研究情况进行归纳总结。在此基础上,展望了未来SiO2气凝胶的制备及其应用的发展趋势。     

SiO2气凝胶隔热性能的影响因素研究

目的 在不同热流条件下,通过调整SiO2气凝胶的孔隙率、涂层厚度等,以满足合适的隔热要求。方法 针对中短程飞行器飞行时外壁面承受短时高热流的特点,在分析孔隙率对SiO2气凝胶热导率影响规律的基础上,通过数值仿真研究不同气凝胶孔隙率、气凝胶厚度及热流作用下的温度响应。结果 得到了不同条件下满足隔热要求的气凝胶最小厚度,以及气凝胶表面的最高温度。高温情况下,气凝胶孔隙率为96%时,有效热导率最低,孔隙率超过96%时,隔热性能变差。结论 当飞行器内壁面温度满足要求时,增大气凝胶的孔隙率,则需要减小气凝胶的厚度,相应的气凝胶表面温度会升高,但升幅很小。当飞行器外壁面承受长时间大热流时,仅调整气凝胶的厚度和孔隙率不能达到结构的隔热要求。     

疏水性SiO_2气凝胶吸附水溶液中有机物的研究进展

SiO2气凝胶是一种纳米多孔固体材料,比表面积大和孔隙率高的特点使其具有良好的吸附特性。常压干燥下制备出的疏水性SiO2气凝胶由于具有制备成本低,且能在潮湿环境和水溶液中使用的特点,使其在吸附水溶液中有机物领域具有广阔的市场前景。在分析疏水性二氧化硅气凝胶常压制备技术及研究现状基础上详细介绍了其在吸附水溶液中有机物领域的研究进展,最后对疏水性SiO2气凝胶吸附水溶液中有机物研究重点进行了预测和展望。     

多孔SiO_2凝胶对废水中铀的吸附性能研究

采用间歇法研究了多孔SiO2凝胶在不同的条件下(pH值、固液比、浓度、介质)对溶液中铀的吸附性能,并初步探讨了其吸附机理。研究结果表明:分相法制备的多孔SiO2凝胶对铀具有良好的吸附性能,吸附机理符合Langmuir等温吸附方程,为单分子层包覆;吸附体系的最佳pH值约为6.0,最佳固液比约为1∶500,对铀的吸附的平衡吸附量随着初始浓度的增大逐渐升高直至饱和,平衡吸附率及吸附比逐渐降低;对铀的吸附性能与溶液中干扰离子的种类和价态有关,三价离子对铀的吸附反应影响较大,二价及一价离子对铀的吸附反应基本无影响。     

溶胶-凝胶法制备分子筛／SiO2对氨氮的吸附研究

试验研究一种新型的复合材料对废水脱氮的能力,该种材料主要是由分子筛和几种有机和无机材料通过一定的条件合成,以达到节约成本提高利用率的作用。采用溶胶一凝胶法制备分子筛／SiO2复合材料,采用纳试试剂光度法为检测方法,考察了分子筛／SiO2在静态条件下对水中氨氮的吸附性能。通过几组对比试验,如分子筛单体脱氮的实验,分子筛／SiO2复合材料和二氧化硅单体脱氮的实验,实验中测定了时间、pH值、投加量等因素对脱氮除磷的影响,得出最佳吸附条件。结果表明,pH在4～7时对氨氮有较好的吸附性能,吸附符合Langmuir吸附模型,产生了复合效应。     

碳气凝胶复合TiO_2光催化降解甲苯研究

制备了碳气凝胶复合二氧化钛光催化剂,并利用此复合催化剂对挥发性有机污染物甲苯进行了光催化降解研究,考察了甲苯初始浓度、相对湿度、紫外光能量对降解效率的影响。     

废橡胶粉对混合砂浆性能影响的研究

系统测试和分析了新拌混合砂浆和易性和硬化砂浆轴心抗压强度、静力受压弹性模量、泊松比、干表观密度、导热系数、干燥收缩率随三元乙丙（EPDM）橡胶粉代砂体积分数增加的变化程度和规律。橡胶粉可以改善新拌混合砂浆的和易性,降低硬化混合砂浆强度、弹性模量、表观密度和导热系数,提高其泊松比和干燥收缩率。低弹性模量、高泊松比、高于缩值橡胶粉混合砂浆将使其更能适应新型墙体材料性能的要求,有利于减小墙体裂缝的产生;低表观密度、低导热系数橡胶粉混合砂浆将有利于提高墙体的隔热保温性能。     

水玻璃常压制备块状SiO_2气凝胶及特性的研究

以廉价水玻璃为硅源,常压干燥制备出了低密度、高性能的块状SiO_2气凝胶,结果表明:所制备的SiO_2气凝胶平均密度在0.11~0.15 g/cm3,比表面积在450~650 m~2/g,孔隙率为90%~98%,具有高疏水性,对甲基红的吸附率可达80%;最佳制备方案为:向20%硅酸钠溶液中加入乙二醇和乙酰胺,硅酸钠与乙二醇和乙酰胺的摩尔比为1∶1∶2,无水乙醇为置换剂,1∶5的三甲基氯硅烷/无水乙醇混合液为表面改性剂,置换和改性时间分别为72 h和24 h;酸的种类、浓度和量,疏水改性剂的种类和比例,干燥工艺,乙二醇和乙酰胺的添加对SiO_2气凝胶的制备都存在影响;所制备的SiO_2气凝胶的疏水性能和吸附性能均非常良好。     

臭氧氧化处理油气管道清洗废水工艺优化研究

利用臭氧氧化方法处理海洋油气管道清洗废水,考察了臭氧氧化降解COD过程中臭氧投加量、p H和进气流量3个因素对废水COD处理效果的影响。在单因素实验的基础上,通过Design Expert 8.0.6软件对臭氧投加量、p H和进气流量3个因素进行Box-Behnken设计并优化,得到了臭氧氧化降解COD的二次多项式模型。分析表明,该模型对COD的去除率具有显著影响。确定最佳反应条件分别为:臭氧投加量为9.5 g/h,p H为8.92,进气流量为2.33 L/min。在此最佳条件下,COD最大去除率为39.21%,而模型的预测值为38.06%。模型与实际情况的吻合度较高。     

热/自然交变环境下玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料模拟使役工况试验研究

目的 研究装备动力舱在热/自然交变环境下玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料性能随模拟使役工况试验时间的退化规律,提升装备动力舱热/自然交变环境效应控制水平。方法 以玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料为研究对象,以湿热、盐雾和高温试验为热/自然交变环境试验谱,以振动试验为加速因子,开展5个周期的实验室模拟使役工况加速试验,对比分析样件初始状态和每一个周期试验后的性能。结果 经模拟使役工况试验后,玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料的颜色由白色逐渐变成黄色,SiO2气凝胶含量逐渐减少,纤维元素组成变化不明显,导热系数升高,隔热性能下降,且均在4周期模拟使役工况试验后出现明显变化。结论 玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料经5个周期的模拟使役工况试验后,其常温导热系数仅为0.026 4 W/(m.K),热面温度为200 ℃时,冷面平均温度仅为68.5 ℃,热/自然交变温差为43.5 ℃,具有良好的环境适应性。     

Cu/TiO_2/SiO_2纳米复合薄膜光催化降解氨气性能的研究

采用溶胶-凝胶结合γ-射线辐射法制备了Cu/TiO2/SiO2纳米介孔复合薄膜。X-射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),紫外-可见光谱(UV-vis)及X-射线光电子能谱(XPS)表征显示单质金属铜与锐钛矿型TiO2纳米粒子较均匀地分布在非晶SiO2介孔基体的孔洞之中。光催化降解氨气的实验结果表明该三元复合薄膜具有良好的光催化性能,与未掺杂铜的TiO2/SiO2二元复合薄膜相比,铜纳米粒子的掺入可将其光催化性能提高18%以上。     

TiO2/SiO2光催化剂制备及对偶氮染降解的研究

以多孔硅胶为基质，钛酸四丁酯和环已烷为源，通过浸渍的方法，合成了表面键联型TiO2／SiO2光催化剂，通过Zeta电位、BET和粒度分析、XRD分析、FUR分析，确定氧化钛是通过Ti-O-Si键的联结负载在多孔硅胶表面上。探讨了催化降解条件的变化对降解活性艳红X-3B；活性亮橙K—R和阳离子红CIR-22的影响，最后确定了TiO2／SiO2催化降解偶氮染料的最佳工艺条件。     

纤维增强气凝胶复合材料高温结构转变及热稳定性研究

目的研究高温受热条件下纳米复合隔热材料的结构转变特征及热稳定性。方法采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及热重仪等检测方法。结果纤维增强气凝胶材料从室温到650℃存在连续的质量损失,从室温到放热前,质量损失为1.66%;365℃开始出现放热,温度升至398℃时达到峰值,整个放热过程对应质量损失约为1.3%;从435℃放热结束开始到650℃的质量损失为1.46%。经过400℃热处理后,试样比表面积从268m~2/g增加到437m~2/g;当试样热处理温度达到600℃时,试样的比表面积明显随之降低至198m~2/g。结论 SiO_2气凝胶复合材料以无定形结构为主,存在少量的二氧化钛晶体。在400℃左右,SiO_2气凝胶结构中硅甲基Si—CH_3发生氧化,产生明显的放热峰,之后硅羟基Si—OH之间发生缩聚反应,使600℃热处理后气凝胶中Si—O—Si网络骨架强度有所提高。未处理的纤维增强气凝胶材料试样上气凝胶纳米颗粒构成的块体较为良好地包裹在玻璃纤维表面,而经过600℃的高温热处理1 h后,块体气凝胶脱离了光滑的纤维表面,气凝胶纳米粒子发生收缩,致使材料比表面积下降。     

添加纳米SiO2空芯微球的水性丙烯酸 涂料性能研究

目的将纳米SiO_2空芯微球加入水性丙烯酸成膜物中,制备出一种性能优异的水性丙烯酸涂料。方法采用扫描电子显微镜(SEM)、拉开法附着力测试、氙灯加速老化试验、酸性盐雾试验、电化学交流阻抗(EIS)等方法对涂层的微观形貌、常规力学及电化学性能进行系统性研究。结果 SEM形貌表明,添加的玻璃微球与成膜物之间具有良好的相容性和稳定性,改性后的涂层在常温和高温环境下具有较好的附着力。盐雾试验和氙灯加速老化试验结果进一步显示改性后的涂层具有较好的耐老化性能,在酸性环境下有着较好的耐蚀性能。从电化学交流阻抗对比结果可明显观察到添加微球的水性丙烯酸涂层耐腐蚀性能提高了50%。结论将纳米SiO_2微球加入水性丙烯酸成膜物中,可有效改善水性丙烯酸涂料的环境适应性,同时能够有效提升其防腐性能。     

大孔TiO2/SiO2光催化剂用于空气净化的性能研究

以新型SiO2为载体,通过钛酸丁酯溶液的浸渍、原位水解以及高温煅烧制备出新型的大尺寸大孔径的TiO2/SiO2光催化剂.利用该催化剂设计出空气净化器进行空气净化实验,通过实验发现:大孔催化剂对甲醛、氨、苯这样的小分子物质表现出异常的吸附性能,由此提高了净化速率和效果;大孔催化剂能有效杀灭流动空气中的细菌,其中大孔结构对...     

纳米TiO_2/SiO_2复合颗粒催化性能研究

为了提高纳米TiO2粒子的光催化性能和可回收性,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/SiO2复合颗粒。利用XRD与比表面积测试仪,考察了热处理温度对复合颗粒的比表面积和其中纳米TiO2的粒度与晶型的影响情况,发现纳米TiO2的锐钛矿型转变温度由常规的350℃升高到600～700℃。研究了不同热处理温度的复合颗粒、不同Ti/Si比及其添加量对其光催化性能的影响,发现700℃下热处理2h,Ti/Si比为1.5的复合颗粒对100mg/mL的甲基橙溶液的光催化性能最好,其最佳使用量仅约为1.5g/L。