[發(fā)明專利]一種由粉煤灰制備SiO

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911032171.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110668452A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭敏;申滿滿;張梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/158
• 分類號(hào): C01B33/158;C01F7/06
• 代理公司: 11237 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 張仲波

一種由粉煤灰制備SiO₂?Al₂O₃復(fù)合氣凝膠的方法，屬于介孔材料領(lǐng)域。以粉煤灰為原料，通過(guò)將粉煤灰與氫氧化鈉混合均勻，在馬弗爐中煅燒一定時(shí)間得到堿熔混合物，將堿熔混合物與鹽酸溶液混合攪拌、固液分離得到含有硅、鋁的液相；常溫下，在不斷攪拌的情況下，向含有硅、鋁的液相中滴加氨水，促使液相發(fā)生凝膠反應(yīng)得到濕凝膠；老化后，經(jīng)過(guò)去離子水洗，溶劑置換和常壓干燥，得到SiO₂?Al₂O₃復(fù)合氣凝膠。本發(fā)明整個(gè)工藝流程，固體廢棄物粉煤灰得到了高附加值的利用；成本低，流程短，整個(gè)制備周期僅需3天；所合成的SiO₂?Al₂O₃復(fù)合氣凝膠的比表面積約為900m²/g；在900℃下煅燒2h后，依然保持著非晶結(jié)構(gòu)，具有較好的熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬介孔材料領(lǐng)域，特別涉及以粉煤灰為原料合成SiO₂-Al₂O₃復(fù)合氣凝膠材料的方法。

背景技術(shù)

氣凝膠是一種由納米顆粒構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充空氣形成的多孔固體材料。孔隙率可以達(dá)到80％-99.8％，典型孔徑為1-100nm，比表面積通常在200- 1200m²/g，密度的變化范圍為0.003-0.5g/m³((1)A.Soleimani Dorcheh，M.H. Abbasi,Journal ofMaterials Processing Tech,2008,199(1-3):10-26.)。由于這些特性，使氣凝膠在絕熱材料、隔熱保溫材料、分離材料、低介電常數(shù)材料等方面具有較大的應(yīng)用潛力。

與SiO₂或Al₂O₃氣凝膠相比，Al₂O₃-SiO₂復(fù)合氣凝膠具有更好的高溫性能和熱穩(wěn)定性，在高溫絕熱領(lǐng)域擁有更為廣闊的應(yīng)用前景。有學(xué)者((1)James B.Miller， EdmondI.Ko,Catalysis Today,1998,43(1-2):51-67.(2)Xu,Lin，Jiang,Yonggang， Feng,Junzong,et al,Ceramics International,2015,41(1):437-442.)采用仲丁醇鋁和正硅酸乙酯分別為鋁源和硅源前驅(qū)體，在超臨界干燥的條件下制備了SiO₂-Al₂O₃復(fù)合氣凝膠。Gash((1)Gash A,Journal of Non-Crystalline Solids,2001,285(1):22- 28.)發(fā)現(xiàn)有機(jī)環(huán)氧化物如環(huán)氧丙烷可以有效捕捉質(zhì)子，并能使化合價(jià)在三價(jià)以上的金屬無(wú)機(jī)鹽以[M(H₂O)_x]ⁿ⁺的形式穩(wěn)定存在于水溶液中，可與環(huán)氧化物發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，并經(jīng)過(guò)一系列的水解和縮聚得到相應(yīng)的凝膠。該發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了以金屬無(wú)機(jī)鹽制備氣凝膠的道路。但是，目前Al₂O₃-SiO₂復(fù)合氣凝膠的制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本昂貴，且涉及到難存儲(chǔ)的金屬醇鹽和危險(xiǎn)系數(shù)高的超臨界干燥工藝的使用，很難用于工業(yè)化生產(chǎn)。基于此，使用價(jià)格低廉的金屬無(wú)機(jī)鹽或者固體廢棄物并結(jié)合常壓干燥工藝制備Al₂O₃-SiO₂復(fù)合氣凝膠的研究，成為近年來(lái)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn) ((1)Hu,Wenbin，Li,Mengmeng，Chen,Wei,et al,Colloids and Surfaces APhysicochemical and Engineering Aspects,2016,501:83-91.(2)Jinmeng Zhu，ShaohuiGuo，Xuanhua Li,RSC Advances,2015,5(125):103656-103661.)。