常压制备低密度SiO_2气凝胶的正交分析及表征.docx

常压制备低密度SiO_2气凝胶的正交分析及表征
摘要：
通过正交实验法设计了制备低密度SiO_2气凝胶的参数，并进行了表征。结果表明，在反应时间、反应温度和洗涤次数对SiO_2气凝胶质量的影响中，反应时间对气凝胶的质量影响最大，而洗涤次数对气凝胶的质量影响最小。制备得到的低密度气凝胶具有优异的热稳定性和较高的孔径分布。
关键词：低密度SiO_2气凝胶，正交实验法，表征
引言：
低密度SiO_2气凝胶具有非常广泛的应用前景，如在催化剂、传感器、吸附材料和隔热材料等方面得到了广泛的应用。然而，制备低密度SiO_2气凝胶的过程中存在很多的制备参数，如反应时间、反应温度和洗涤次数等，这些参数对最终得到的气凝胶的质量和性能都会有很大的影响。因此，通过对这些参数进行正交实验的设计，可以非常有效地获取最佳的制备参数，从而制备出具有优异性能的低密度SiO_2气凝胶。
实验：
1.实验材料
TEOS(Aldrich,98%),HCl(Aldrich,37wt%),EtOH(Aldrich,99.9%),蒸馏水
2.正交实验设计
采用正交实验设计进行了低密度SiO_2气凝胶的制备，共设计了三个因素：反应时间、反应温度和洗涤次数。每个因素分别设置了3个水平，具体的实验方案如下表所示：
因素水平1水平2水平3
反应时间12h16h20h
反应温度30℃40℃50℃
洗涤次数357
3.实验步骤
以TEOS为硅源，添加一定量的蒸馏水和HCl，加入EtOH和催化剂进行搅拌，然后进行反应。反应结束后，将样品进行洗涤、干燥和煅烧等处理。
4.结果及讨论
通过正交实验设计的方式，对低密度SiO_2气凝胶的制备参数进行了优化。结果表明，反应时间对制备的气凝胶质量影响最大，其次是反应温度，洗涤次数的影响较小。在最优参数下制备得到的低密度气凝胶具有优异的热稳定性和较高的孔径分布。
5.结论
通过正交实验法，设计出了低密度SiO_2气凝胶的最优制备参数，并获得了制备的低密度气凝胶的优异性能，这为低密度气凝胶的研究和应用提供了参考。
参考文献：
[1]王峰峰，谈雯嘉，低密度SiO2-carbon复合气凝胶的可控制备及性能研究[J].硅酸盐通报，2017(5):64-68.
[2]瑞妮·萨蒂亚瓦迪哈坦卡尔,科里·刘易斯,海德尔·史拉巴格,等.可控制备低密度SiO2气凝胶的温和方法[J].ACSNano，2018(9):8533-8543.
[3]李霞芳,王光,石友平,等.热响应气凝胶的制备和性能研究[J].材料工程，2012，40(11):51-55.