块状TiO2/SiO2气凝胶的非超临界干燥法制备及其表征

高等学校化学学报 ›› 2004, Vol. 25 ›› Issue (2): 325.

块状TiO₂/SiO₂气凝胶的非超临界干燥法制备及其表征

王玉栋, 陈龙武, 甘礼华, 侯继敩

同济大学化学系, 上海 200092

收稿日期:2003-02-27 出版日期:2004-02-24 发布日期:2004-02-24
通讯作者: 陈龙武(1939年出生),男,教授,博士生导师,从事物理化学、胶体及界面化学研究.E-mail;chenlwsh@yahoo.com E-mail:chenlwsh@yahoo.com
基金资助:
国家自然科学基金(批准号;29973029);上海市科学技术委员会基金(项目编号;0216nm035)资助

Preparation and Characterization of Monolithic TiO₂/SiO₂ Aerogels Obtained by Non-supercritical Drying Method

WANG Yu-Dong, CHEN Long-Wu, GAN Li-Hua, HOU Ji-Xiao

Department of Chemistry, Tongji University, Shanghai 200092, China

Received:2003-02-27 Online:2004-02-24 Published:2004-02-24

摘要/Abstract

摘要： 分别通过TiO₂和SiO₂的单独溶胶和TiO₂/SiO₂复合凝胶,并添加干燥控制化学添加剂甲酰胺,形成比较完善的凝胶网络结构,同时通过正硅酸乙酯的乙醇溶液浸泡,低表面张力溶剂替换和分级陈化以及干燥等步骤,实现了块状TiO₂/SiO₂复合气凝胶的非超临界干燥制备.所得TiO₂/SiO₂气凝胶为无色或乳白色轻质块状多孔固体,表观密度约0.4～0.9g/cm³,孔隙率约80%～95%.它由直径约10nm的TiO₂和SiO₂微粒相互分散复合而成,孔洞直径约几十纳米.其相态SiO₂为无定形,TiO₂为锐钛矿晶型.随着焙烧温度的升高,直到800℃不发生相变化.

关键词: TiO₂/SiO₂气凝胶, 非超临界干燥, 制备, 甲酰胺

Abstract: TiO₂/SiO₂ aerogels, a special kind of mesoporous materials, is comprised of linked nano-sized pores which possess a high photocatalytic activity. In our work, sols of TiO₂ and SiO₂ were prepared separately and mixed to prepare TiO₂/SiO₂ gels. Formamide as the drying control chemical additive(DCCA) was added to stiffen the microstructure of TiO₂/SiO₂ gels. TiO₂/SiO₂ gels were immersed in the tetraethoxysilane/ethanol solutions, exchanged pore fluid with low surface tension solvent, aged and then dried in different stages to realize the preparation of TiO₂/SiO₂ aerogels by non-supercritical drying. The resultant aerogels were transparent or translucent, highly porous and low density foams with bulk densities in the range of 0.4—0.9 g/cm³ and porosity about 80%—95%. The TiO₂/SiO₂ aerogels were comprised of dispersed TiO₂ and SiO₂ particles. The average particle diameter is about 10 nm, and average pore diameter is tens of nanometers. The phase of SiO₂ is amorphous and TiO₂ remains anatase microcrystal until 800 ℃. The effects of molar ratio of TiO₂ to SiO₂ and amount of formamide on sol-gel process and aerogel properties were also discussed.

Key words: TiO2/SiO2 aerogels, Non-supercritical drying, Preparation, Formamide

中图分类号:

O648

TrendMD:

王玉栋, 陈龙武, 甘礼华, 侯继敩. 块状TiO₂/SiO₂气凝胶的非超临界干燥法制备及其表征. 高等学校化学学报, 2004, 25(2): 325.

WANG Yu-Dong, CHEN Long-Wu, GAN Li-Hua, HOU Ji-Xiao . Preparation and Characterization of Monolithic TiO₂/SiO₂ Aerogels Obtained by Non-supercritical Drying Method. Chem. J. Chinese Universities, 2004, 25(2): 325.

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