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3.1 实验中用到的试剂及规格 14
3.2 实验仪器设备 14
3.3 SiO2气凝胶制备原料的选择 15
3.3.1 前驱体的选择 15
3.3.2 溶剂的选择 15
3.3.3 催化剂的选择 15
3.3.4 老化液的选择 16
3.3.5 表面改性剂的选择 16
3.3.6 干燥工艺的选择 16
3.4 实验流程 17
3.4.1 SiO2醇凝胶的制备 17
3.4.2 SiO2气凝胶的制备 17
3.5 实验 18
3.6 表征方法 18
3.6.1 X射线衍射（XRD） 18
3.6.2 傅立叶红外光谱测试（FT-IR） 18
3.6.3 热重-差示扫描量热分析（TG-DSC） 19
3.6.4 扫描电子显微镜（SEM） 19
4 实验结果 20
4.1 SiO2气凝胶的形貌分析 20
4.2 SiO2气凝胶的物相分析 20
4.3 SiO2气凝胶的微观形貌分析 25
4.4 SiO2气凝胶的傅里叶红外光谱分析 27
4.5 热重-差示扫描量热分析（TG-DSC） 29
4.6 本章小结 30
5 结论 32
参考文献 33
致谢 35
1 引言
1.1 课题背景
纳米材料是上世纪80年代兴起的一种新型材料，它优异的性能引起了世界的热切关注，让我们的生活发生了很大的改变。而所谓的纳米尺度指的是1-100nm这个尺度范围，物质在这个范围内将表现出不同于宏观物质与微观粒子的效应，例如：表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应。由于这些效应的影响，使得纳米材料在电学、光学、化学、热学和力学等方面具备了许多特殊的性质。目前纳米材料已在陶瓷、冶金、化工、航空航天、医药和生物等领域得到了广泛的应用。气凝胶作为一种新型的纳米材料，它除了具有一般意义的纳米材料的特殊性质外，还具有一系列其他的优异性能。例如：它有极高的孔隙率、高比表面积、极低的密度、低的热导率和声音传播速率等，在催化、医药、能源、航天、建筑和冶金等方面都表现出巨大的应用前景。气凝胶有很多种类，大致上可以分为无机、有机和无机/有机杂化这几种气凝胶。无机气凝胶的研究是最为广泛的一种，到目前为止已经研制出的无机气凝胶和其复合气凝胶就有很多种。例如SiO2 、ZrO2 、TiO2 和Al2O3，以及SiO2 、ZrO2 、TiO2 、Al2O3 与NiO、ThO2 、CuO、Fe2O3、PbO的结合。无机氧化物气凝胶显示出优异的使用性能，特别是SiO2 气凝胶在隔热、建筑、能源等方面都显示出了良好的应用前景，因此也成为了学者研究的热点。
由上可见，气凝胶独特的性质吸引了学者们的研究热情，将会是以后研究的热点，它独特的性能也将被广泛的应用于各行各业中去。
1.2 课题研究目的与意义
气凝胶是由原子团簇交联而形成的 、孔隙中充满了气态分散介质的一种纳米多孔网状结构材料和高分散固态材料，它独特的性质使它具有密度低，比表面积大、孔隙率高等优点。这些优点使SiO2气凝胶在耐高温高效隔热材料方面具有广阔的应用前景。目前，国内外已经使用超临界干燥法制备出了二氧化硅气凝胶，但是使用超临界干燥方法所需要的制备条件很苛刻，它对设备要求很高，并且能耗很大，制备周期长。这些会增加气凝胶大量制备的困难，使气凝胶产品的成本造价昂贵，限制了气凝胶工业化的大规模制备，减小了气凝胶广泛应用的可能；经分析，SiO2气凝胶特有的网状结构和高孔隙率是使其具有一系列优良性能的原因，但同时也是其强度低、脆性很大的主要原因。一方面，孔隙率越高，气凝胶得网络庄骨架所承受的应力就越大；另一方面，气孔孔径的分布越不均匀，孔间毛细管压力的差就越大。因此，凝胶结构很容易变形开裂，使这种材料的稳定性和强韧性很低。（气骨架强度越高，孔径分布越均匀，强韧性越好）二氧化硅气凝胶的孔径分布情况和内部结构又受到制备条件的影响。因此，用改变制备工艺来改善SiO2气凝胶的内部结构是提高其力学性能的方法之一。因此，本课题在现有的基础上采用纤文增强法主要研究了SiO2 的常压制备最佳工艺以及它在隔热保温方面的一系列性能 。