氧化锆气凝胶的制备方法研究进展
孙陈诚2
胡子君?
钟亮
陈晓红!
宋怀河！
（1北京化工大学，化工资源有效利用国家重点实验室，北京100029）
(2航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京100076）
文摘ZrO,气凝胶以其独特性质受到人们的广泛关注，对ZrO,气凝胶的结构、性质和制备方法进行了综述，制备方法包括有机铬盐原料法（锆醇盐水解法)和无机盐原料法（滴加环氧丙烷法、无机分散溶胶-凝胶法等）。其中，滴加环氧丙烷法是制备高性能ZrO,气凝胶非常有发展潜力的方法之一。
关键调氧化铬，气凝胶，制备方法
ProgressiveStateonPreparationMethodof ZirconiaAerogelsResearch
Zhong Liang'
Chen Xiaohong
Hu Zijun?
Song Huaihe'
Sun Chencheng
(1 State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029)
(2Science and Technology on Advanced Functional Composites Laboratory, Aerospace Research Institute
of Materials & Processing Technology, Beijing 100076)
a structure and various preparation methods of zirconia aerogels. The preparation methods include organic salt hydrolyse method( zirconia alkoxide hydrolyse method) and inorganic salt hydrolyse method (addition of propylene oxide meth-od, dispersed inorganic sol-gel method). The addition of propylene oxide method is one of the most potential route for the synthesis of high performance zirconia aerogels.
Key wordsZirconia,Aerogels,Preparation
0引言
气凝胶[1-2]的孔隙率可达80%~99.8%，并且其纳米量级的微观结构可控制，因而其具有许多独特的性能，例如：比表面积大、密度低、热传导系数极低、声传遍速率低等。自1931年美国斯坦福大学的Kis tler[3]通过溶胶-凝胶法制备得到了世界上第一个气凝胶以来，目前已经研制出的气凝胶有数十种，它们分为单组分气凝胶如Al,0,、Ti0,等:4-51，多组分气凝胶如Al,O,/SiO,、TiO,/SiO,、Fe/SiO,、CaO/MgO/ SiO,等，有机气凝胶如RF、MF以及碳气凝胶等。
ZrO,气凝胶不仅具有一般ZrO,拥有的酸碱双性、氧化性和还原性[6]、P-型半导体、易产生氧空穴[7]、很高的化学和热稳定性等，而且还具有结构可控、比表面积高和密度低等特点，因此，在催化剂、催化剂载体以及高温隔热保温材料等领域都具有广泛的应用前景。自1976年，Teichner等9首次制备出了ZrO,气凝胶以来就引起了科学界和产业界的广泛关注，并成为当今气凝胶研究领域的热点之一。本
收稿日期：2011-09-30
文就ZrO,气凝胶的溶胶-凝胶制备工艺进行了综述。
溶胶-凝胶法过程中物质的形成及转化 1
ZrO，气凝胶是由锆盐前驱体通过一系列的水解、缩聚过程而得到的。ZrOCl，·8H,O溶解于水溶液中，主要以四络合物[Zr.(OH)，·（H,O)]"形式存在，在每个四络合物中四个锆原子按正方形排列[10-11，每个锆原子与4个OH桥基团和四个水分子成同等配位12)。Clearfield(13]认为四络合物通过脱质子化作用从配位水中释放氢离子，得到了【Zr（OH)s4·（H 0)(6-) (-),[Zr(OH)4 (H,0)(16-n) (8-)*还步水解形成凝胶体。ZrOCl，溶液中加碱得到无定型氢氧化锆胶体的分子式是：[Zr（μ-OH)，(OH)(H,O)]*xH,0，其结构图1所示(14-13)]，在加热处理时，凝胶体每失去两个OH"就带出一个水分子，因此，每8个OH 就可以带出4个水分子，而保持4个氧，形成[Zr。 04]+,称为氧桥四聚物。
Zr通过氧桥结合并转变为干胶体。如果把酸性溶液转化为中性或弱碱性溶液，这时错将以[Zr,Os-
作者简介：件亮，1986年出生，硕士研究生，主要从事隔热材料方面的研究。E-mail：chenxh@msil.buct.edu.cn
—24 万方数据
宇航材料工艺http：//www.yhelgy.com2012年第2期