一种二氧化硅‑金纳米星复合气凝胶及其制备方法 |
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申请号 | CN201611129720.3 | 申请日 | 2016-12-09 | 公开(公告)号 | CN106732212A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
申请人 | 天长市天龙泵阀成套设备厂; | 发明人 | 吴翔; 汪云; 钱忠; 陆尔松; 孟金华; 徐文海; | ||||
摘要 | 本 发明 属于新材料领域,特别涉及一种 二 氧 化 硅 ‑金纳米星复合气凝胶及其制备方法,将硅前驱体溶液与金纳米星混合,采用溶胶凝胶法及超临界干燥法制备 二氧化硅 ‑金纳米星复合气凝胶,本发明所制备得到的二氧化硅‑金纳米星复合气凝胶热传导系数小、孔隙率高、孔隙直径小,还能对热 辐射 进行有效反射,抑制热辐射,具有更好的 隔热 效果。 | ||||||
权利要求 | 1.一种二氧化硅-金纳米星复合气凝胶,其特征在于,包括以下组分: |
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说明书全文 | 一种二氧化硅-金纳米星复合气凝胶及其制备方法技术领域背景技术[0002] 气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度很小的固体之一。目前最轻的气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米,比空气密度略低,所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。 由于气凝胶孔隙率很高,其中一般80%以上是空气,所以有非常好的隔热效果,一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。 [0003] 热传导的途径有三个,热传导、热对流和热辐射。导热能力的大小仅跟材料本身的导热系数与材料的密度有关;热对流与孔隙大小有关,孔隙内部所含气体的对流导热成为一个关键导热途径;气凝胶孔隙率很高,孔隙小,因此作为优质的隔热材料,但现有的气凝胶对热辐射具备抑制作用。 发明内容[0005] 本发明是解决现有技术中气凝胶不能有效抑制热辐射的技术问题,提供一种二氧化硅-金纳米星复合气凝胶及其制备方法,制得的二氧化硅-金纳米星复合气凝胶不仅热传导系数小、孔隙率高、孔隙直径小,还能对热辐射进行有效反射,抑制热辐射,具有更好的隔热效果。 [0006] 为解决上述问题,本发明的技术方案如下:一种二氧化硅-金纳米星复合气凝胶,其特征在于,包括以下组分: 二氧化硅:60-80份; 金纳米星:20-40份。 [0007] 金纳米星具有多个带有尖角的臂,尖角处能产生很高的电场放大,对红外有很强的散射和反射作用;金纳米星吸附在二氧化硅气凝胶的表面,可对热辐射进行有效的反射,抑制热辐射,具有更好的隔热效果。 [0008] 优选地,一种二氧化硅-金纳米星复合气凝胶,其特征在于,包括以下组分:二氧化硅:70份; 金纳米星:30份。 [0009] 一种二氧化硅-金纳米星复合气凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:A.制备金种:将体积比为1:1的0.5M的十六烷基三甲基溴化铵溶液与0.5mM的氯金酸溶液混合,在剧烈搅拌下加入少量硼酸钠,继续搅拌2小时; B.制备金纳米星:将体积比为5:1-20:1的0.5M的十六烷基三甲基溴化铵溶液与0.5mM的氯金酸溶液混合,搅拌20分钟后,加入步骤A所得金种溶液,继续搅拌2小时; C.将步骤B所得溶液离心,用超纯水洗涤三次,取沉淀溶解于乙醇中; D.制备硅前驱体溶液:将正硅酸乙酯加入乙醇溶液中,室温条件下搅拌4小时; E.将步骤C和步骤D所得溶液混合,超声30分钟; F.在搅拌条件下,滴加3-8%的氨水调节溶液pH值为8-9,搅拌1小时后停止搅拌,室温下静置; G.将步骤F所得凝胶进行超临界干燥。 [0010] 金纳米星具备高的比表面积、 稳定性和分散性,可在二氧化硅溶胶形成过程中吸附在溶胶表面。 [0011] 优选地,所述步骤A加入硼酸钠与氯金酸的摩尔比为1:1-1:4。 [0012] 优选地,所述步骤B中加入金种溶液中金含量是溶液中氯金酸含量的5-15倍。 [0013] 优选地,所述步骤D中所述乙醇溶液为体积比为1:1-1:3的水和乙醇的混合溶液。 [0014] 优选地,所述步骤F中所述静置时间为24小时-120小时。 [0015] 优选地,所述步骤G中所述超临界干燥步骤为:将所述凝胶放入高压反应釜,超临界气体二氧化碳充满反应釜,温度为到180℃,压力设置为25MPa,干燥时间12小时后,释放二氧化碳,制得二氧化硅-金纳米星复合气凝胶。 [0016] 相对于现有技术,本发明的优点如下,本发明所制备得到的二氧化硅-金纳米星复合气凝胶热传导系数小、孔隙率高、孔隙直径小,还能对热辐射进行有效反射,抑制热辐射,具有更好的隔热效果。 具体实施方式[0018] 金纳米星具有多个带有尖角的臂,尖角处能产生很高的电场放大,对红外有很强的散射和反射作用;金纳米星吸附在二氧化硅气凝胶的表面,可对热辐射进行有效的反射,抑制热辐射,具有更好的隔热效果。 [0019] 实施例2:优选地,一种二氧化硅-金纳米星复合气凝胶,其特征在于,包括以下组分: 二氧化硅:70份; 金纳米星:30份。 [0020] 实施例3:一种二氧化硅-金纳米星复合气凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: A.制备金种:将体积比为1:1的0.5M的十六烷基三甲基溴化铵溶液与0.5mM的氯金酸溶液混合,在剧烈搅拌下加入少量硼酸钠,继续搅拌2小时; B.制备金纳米星:将体积比为5:1的0.5M的十六烷基三甲基溴化铵溶液与0.5mM的氯金酸溶液混合,搅拌20分钟后,加入步骤A所得金种溶液,继续搅拌2小时; C.将步骤B所得溶液离心,用超纯水洗涤三次,取沉淀溶解于乙醇中; D.制备硅前驱体溶液:将正硅酸乙酯加入乙醇溶液中,室温条件下搅拌4小时; E.将步骤C和步骤D所得溶液混合,超声30分钟; F.在搅拌条件下,滴加3-8%的氨水调节溶液pH值为8-9,搅拌1小时后停止搅拌,室温下静置; G.将步骤F所得凝胶进行超临界干燥。 [0021] 金纳米星具备高的比表面积、 稳定性和分散性,可在二氧化硅溶胶形成过程中吸附在溶胶表面。 [0022] 优选地,所述步骤A加入硼酸钠与氯金酸的摩尔比为1:1。 [0023] 优选地,所述步骤B中加入金种溶液中金含量是溶液中氯金酸含量的5倍。 [0024] 优选地,所述步骤D中所述乙醇溶液为体积比为1:1的水和乙醇的混合溶液。 [0025] 优选地,所述步骤F中所述静置时间为24小时。 [0026] 优选地,所述步骤G中所述超临界干燥步骤为:将所述凝胶放入高压反应釜,超临界气体二氧化碳充满反应釜,温度为到180℃,压力设置为25MPa,干燥时间12小时后,释放二氧化碳,制得二氧化硅-金纳米星复合气凝胶。 [0027] 实施例4:A.制备金种:将体积比为1:1的0.5M的十六烷基三甲基溴化铵溶液与0.5mM的氯金酸溶液混合,在剧烈搅拌下加入少量硼酸钠,继续搅拌2小时; B.制备金纳米星:将体积比为10:1的0.5M的十六烷基三甲基溴化铵溶液与0.5mM的氯金酸溶液混合,搅拌20分钟后,加入步骤A所得金种溶液,继续搅拌2小时; C.将步骤B所得溶液离心,用超纯水洗涤三次,取沉淀溶解于乙醇中; D.制备硅前驱体溶液:将正硅酸乙酯加入乙醇溶液中,室温条件下搅拌4小时; E.将步骤C和步骤D所得溶液混合,超声30分钟; F.在搅拌条件下,滴加3-8%的氨水调节溶液pH值为8-9,搅拌1小时后停止搅拌,室温下静置; G.将步骤F所得凝胶进行超临界干燥。 [0028] 金纳米星具备高的比表面积、 稳定性和分散性,可在二氧化硅溶胶形成过程中吸附在溶胶表面。 [0029] 优选地,所述步骤A加入硼酸钠与氯金酸的摩尔比为1:2。 [0030] 优选地,所述步骤B中加入金种溶液中金含量是溶液中氯金酸含量的10倍。 [0031] 优选地,所述步骤D中所述乙醇溶液为体积比为1:2的水和乙醇的混合溶液。 [0032] 优选地,所述步骤F中所述静置时间为60小时。 [0033] 优选地,所述步骤G中所述超临界干燥步骤为:将所述凝胶放入高压反应釜,超临界气体二氧化碳充满反应釜,温度为到180℃,压力设置为25MPa,干燥时间12小时后,释放二氧化碳,制得二氧化硅-金纳米星复合气凝胶。 [0034] 实施例5:A.制备金种:将体积比为1:1的0.5M的十六烷基三甲基溴化铵溶液与0.5mM的氯金酸溶液混合,在剧烈搅拌下加入少量硼酸钠,继续搅拌2小时; B.制备金纳米星:将体积比为20:1的0.5M的十六烷基三甲基溴化铵溶液与0.5mM的氯金酸溶液混合,搅拌20分钟后,加入步骤A所得金种溶液,继续搅拌2小时; C.将步骤B所得溶液离心,用超纯水洗涤三次,取沉淀溶解于乙醇中; D.制备硅前驱体溶液:将正硅酸乙酯加入乙醇溶液中,室温条件下搅拌4小时; E.将步骤C和步骤D所得溶液混合,超声30分钟; F.在搅拌条件下,滴加3-8%的氨水调节溶液pH值为8-9,搅拌1小时后停止搅拌,室温下静置; G.将步骤F所得凝胶进行超临界干燥。 [0035] 金纳米星具备高的比表面积、 稳定性和分散性,可在二氧化硅溶胶形成过程中吸附在溶胶表面。 [0036] 优选地,所述步骤A加入硼酸钠与氯金酸的摩尔比为1:4。 [0037] 优选地,所述步骤B中加入金种溶液中金含量是溶液中氯金酸含量的15倍。 [0038] 优选地,所述步骤D中所述乙醇溶液为体积比为1:3的水和乙醇的混合溶液。 [0039] 优选地,所述步骤F中所述静置时间为120小时。 [0040] 优选地,所述步骤G中所述超临界干燥步骤为:将所述凝胶放入高压反应釜,超临界气体二氧化碳充满反应釜,温度为到180℃,压力设置为25MPa,干燥时间12小时后,释放二氧化碳,制得二氧化硅-金纳米星复合气凝胶。 [0041] 需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例,并没有用来限定本发明的保护范围,在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。 |