Cu摻雜SiO2復(fù)合氣凝膠的制備及性能研究.pdf

1、氣凝膠(aerogel)是一類具有高比表面積、高孔隙率、低密度等性質(zhì)的納米多孔固體材料，有表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、摻雜吸附能力強(qiáng)及宏觀均勻性好等特點(diǎn)，可用于制備慣性約束聚變(InertialConfinementFusion，ICF)靶材料。Cu摻雜SiO2復(fù)合氣凝膠除了能應(yīng)用于催化方面外，有望應(yīng)用于ICF物理實(shí)驗(yàn)中，改善RT流體力學(xué)不穩(wěn)定性，確保熱核點(diǎn)火所需要的燃料溫度，也可以用于描述微靶在激光壓縮過程中發(fā)生變化的具體細(xì)節(jié)。同時(shí)可

2、以用來吸收超熱電子，控制燒蝕層對(duì)X射線的吸收。
　　本文以醋酸銅及正硅酸甲酯為前驅(qū)體，甲醇為溶劑，通過溶膠凝膠以及超臨界干燥過程制備出了一系列Cu摻雜SiO2復(fù)合氣凝膠。
　　討論了催化劑用量、銅含量以及水量對(duì)理論密度為30mg/cm3的銅硅復(fù)合溶膠-凝膠體系凝膠時(shí)間的影響，確定了制備復(fù)合氣凝膠的催化劑用量，最大摻銅比例以及所需水量。采用CO2超臨界干燥技術(shù)制備出了一系列不同銅含量，密度低于40mg/cm3，比表面積高于39

3、0m2/g的Cu摻雜SiO2復(fù)合氣凝膠。通過分析測(cè)試表明，隨著復(fù)合氣凝膠中銅含量的不斷增加，樣品比表面積降低，平均孔徑增加，熱穩(wěn)定性降低。該復(fù)合氣凝膠屬于具有粘彈性的材料，隨著銅量增加，復(fù)合氣凝膠壓縮模量增加，但可逆形變范圍縮小。
　　分別以CO2和乙醇為超臨界流體對(duì)理論密度為80mg/cm3的濕凝膠進(jìn)行了超臨界干燥。采用兩種超臨界流體制備的氣凝膠均為塊狀氣凝膠，成型性較好，無明顯裂紋，骨架結(jié)構(gòu)均勻。該復(fù)合氣凝膠包含大量納米顆粒，

4、是具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的低密度多孔材料。但他們?cè)谕庥^、微觀形貌、密度、組成方面具有一定的差異。CO2超臨界干燥所制備的Cu摻雜SiO2復(fù)合氣凝膠樣品密度為94mg/cm3，外觀呈藍(lán)色，Cu元素均勻分布，平均孔徑較小。而乙醇超臨界干燥的樣品密度為60mg/cm3，外觀呈紅棕色，Cu元素出現(xiàn)了一定程度的聚集。在高溫乙醇的作用下，復(fù)合氣凝膠中的Cu2+被還原成單質(zhì)銅，XRD圖譜分析表明，該單質(zhì)銅為六方晶系(JCPDSFileNo.04-0836)