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二氧化硅基多孔块材的制备及其热稳定性

张丽杰;谷景华;姚红英;张跃

【摘要】Porousmonolithswithhighporosityandimprovedhigh

temperaturestabilityarerequiredinheatinsulation.MesoporousSiO2

powderwassynthesizedfromtetraethylorthosilicateusingoil-in-water

microemulsionscomposedofnon-ionicsurfactantP123and1,3,5-

trimethylbenzeneastemplate.PorousSiO2monolithswerepreparedfrom

themesoporousSiO2powderbydrypressingfollowedbysintering.

PorousSiO2/Al2O3monolithsandSiO2/TiO2monolithswereprepared

frommesoporousSiO2powderscoatedwithboehmiteSolandtitaniaSol

respectively.XRD,SEM,TEM,N2adsorptionandArchimedesmethodwere

employedtocharacterizethepowdersandthemonoliths.Thethermal

stabilityofthemonolithswasstudied.Theporosityofthesilica-based

monolithssinteredat600-700℃isabout74%-76%.ComparedwithSiO2

monolith,porousSiO2/Al2O3monolithhasmuchbetterthermalstability

at800-1000℃andporousSiO2/TiO2monolithhasanimprovedthermal

stabilityat800-900℃.Itisindicatedthataluminacoatingonporoussilica

particlesurfacecanimprovethehightemperaturestabilityofSiO2/Al2O3

monolith.%以非离子型表面活性剂P123和三甲基苯的微乳液为模板剂合成介孔

SiO2粉体.以此粉体为原料,经干压成型、烧结制备多孔SiO2块材.分别用AlOOH

溶胶和TiO2溶胶包覆多孔SiO2粉体,制成多孔SiO2/Al2O3块材和SiO2/TiO2

块材.采用XRD、SEM、TEM、N2吸附法和阿基米德排水法对所制粉体和块材进

行了表征,并研究了块材的热稳定性.结果表明,600～700℃烧结的多孔Si02基块材

的孔隙率为74％～76％.与多孔Si02块材相比,在800～1000℃范围

内,SiO2/Al2O3块材的热稳定性显著提高,SiO2/TiO2块材的热稳定性在800～

900℃范围内有一定改善.

【期刊名称】《无机材料学报》

【年(卷),期】2011(026)009

【总页数】6页(P949-954)

【关键词】多孔块材;介孔;二氧化硅;热稳定性;三氧化二铝

【作者】张丽杰;谷景华;姚红英;张跃

【作者单位】北京航空航天大学材料科学与工程学院,空天材料与服役教育部重点

实验室,北京100191;北京航空航天大学材料科学与工程学院,空天材料与服役教育

部重点实验室,北京100191;复旦大学物理系,上海200433;北京航空航天大学材料

科学与工程学院,空天材料与服役教育部重点实验室,北京100191

【正文语种】中文

【中图分类】TQ174

多孔材料广泛应用于分离、催化、隔热等领域,是一类引人瞩目的功能材料[1-3].

对于多孔隔热材料,孔隙率越高.孔径越小,材料的隔热性能越好.当材料中的气孔直

径小于空气中分子的平均自由程69nm时,气孔中空气的对流传热可忽略不计[4-

5].此外,在颗粒表面制备异质包覆层创造多层界面可减少热辐射.

纳米孔孔隙率在80%