[发明专利]一种改性二氧化硅多孔材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性二氧化硅多孔材料的制备方法，属于二氧化硅多孔材料技术领域。它包括以下步骤：(1)将无机硅酸盐或高分子有机硅溶于水溶液中，搅拌均匀，调节pH值呈酸性，得到产物A；(2)向产物A中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到改性硅胶溶液，调节pH值呈酸性，通过蒸发减少水分，使改性硅胶溶液黏稠；(3)向改性硅胶溶液加入干冰粉末，快速搅拌形成多孔凝胶，将多孔凝胶冷冻干燥，得到改性二氧化硅多孔材料。它的生产原料便宜,并且不需要太多溶剂交换和表面改性,制备工艺简单，并且得到的二氧化硅多孔材料具有良好的柔性。

技术领域

本发明涉及一种改性二氧化硅多孔材料的制备方法，属于二氧化硅多孔材料技术领域。

背景技术

二氧化硅多孔材料是二氧化硅气凝胶的一种延续。是比二氧化硅气凝胶更轻的三维材料。它具有二氧化硅气凝胶的所有特点，其颗粒尺寸介于1-5Onm之间,是典型的纳米材料,其孔隙率可达95％以上。由于二氧化硅多孔材料具有可视的孔洞结构，同时兼具气凝胶具有特异的多孔纳米网络结构,其密度最低可达5kg/m³,比表面积可以达到1500m²/g以上,热导率极低,室温真空几乎为绝热材料，这些优异性能使得其可广泛应用于减重、隔热、隔音、环保、催化、吸附和高性能电容器等方面。目前，二氧化硅多孔材料较为困难，还没有进行大规模推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种改性二氧化硅多孔材料的制备方法，它能够生产出各方面性能优异的改性二氧化硅多孔材料。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种改性二氧化硅多孔材料的制备方法，它包括以下步骤：

(1)将无机硅酸盐或高分子有机硅溶于水溶液中，搅拌均匀，调节pH值呈酸性，得到产物A；

(2)向产物A中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到改性硅胶溶液，调节pH值呈酸性，通过蒸发减少水分，使改性硅胶溶液黏稠；

(3)向改性硅胶溶液加入干冰粉末，快速搅拌形成多孔凝胶，将多孔凝胶冷冻干燥，得到改性二氧化硅多孔材料。

作为优选实例，所述无机硅酸盐为含硅的矿物盐。

作为优选实例，所述含硅的矿物盐为硅酸钠。

作为优选实例，所述高分子有机硅为含硅的有机配合物。

作为优选实例，所述含硅的有机配合物为正硅酸甲醋。

作为优选实例，所述步骤(1)中调节分散后的水溶液pH值至2～4。

作为优选实例，所述步骤(2)中调节改性硅胶溶液的pH值至2～3。

作为优选实例，所述步骤(1)、步骤(2)中调节pH值所用的酸为：HCl、H2SO4、HNO3、HBr、HF、H3PO4、H3BO3、乙酸、甲酸、柠檬酸溶液中至少一种。

作为优选实例，所述步骤(2)中硅烷偶联剂型号为KH-550、KH-570、KH-560、A-151、A-171中至少一种。

作为优选实例，所述步骤(3)中冷冻干燥是在-10～-40℃温度条件下，干燥时间12～48小时。

二氧化硅多孔材料是一种优良柔韧性，超轻、多孔的三维固体材料,其制备方法是将含硅有机或者无机物溶于水溶液中形成枝状、具有三维网络结构的湿凝胶,再结合发泡工艺形成孔洞，再利用冷冻干燥工艺除去凝胶内的溶液,从而得到的三维材料。