SiO2气凝胶的疏水改性及其复合材料的制备工艺研究开题报告

 2024-07-25 17:13:18

1. 本选题研究的目的及意义

二氧化硅气凝胶作为一种纳米多孔材料,具有低密度、低热导率、高比表面积等优异特性,在保温隔热、吸附催化、航空航天等领域展现出巨大的应用潜力。

然而,SiO2气凝胶本身的亲水性导致其在潮湿环境下容易吸附水分,结构坍塌,性能大幅下降,极大地限制了其应用范围。

因此,对SiO2气凝胶进行疏水改性,提高其疏水性能和长期稳定性,是拓展其应用领域的关键所在。

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2. 本选题国内外研究状况综述

近年来,SiO2气凝胶以其独特的结构和性能受到了国内外学者的广泛关注,在疏水改性及复合材料制备方面取得了一系列重要进展。

1. 国内研究现状

国内学者在SiO2气凝胶的疏水改性方面做了大量研究,主要集中在有机硅烷偶联剂改性、表面接枝聚合物改性等方面。

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将以SiO2气凝胶为研究对象,系统研究其疏水改性方法和复合材料的制备工艺,并对其性能进行表征和分析,具体研究内容如下:
1.SiO2气凝胶的制备:采用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶,并通过控制反应条件,如前驱体种类、溶剂比例、催化剂用量、干燥方式等,调控SiO2气凝胶的孔结构和比表面积。


2.SiO2气凝胶的疏水改性:采用有机硅烷偶联剂对SiO2气凝胶进行表面改性,通过改变偶联剂种类、浓度、反应时间、反应温度等因素,优化改性工艺,提高SiO2气凝胶的疏水性能。

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4. 研究的方法与步骤

本研究将采用实验研究与理论分析相结合的方法,具体步骤如下:
1.文献调研:查阅国内外相关文献,了解SiO2气凝胶的制备方法、疏水改性技术、复合材料制备工艺以及性能表征方法等方面的研究现状,为本研究提供理论基础和技术参考。


2.SiO2气凝胶的制备:采用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶,并通过控制反应条件,如前驱体种类、溶剂比例、催化剂用量、干燥方式等,调控SiO2气凝胶的孔结构、比表面积等参数,以获得符合要求的SiO2气凝胶材料。


3.SiO2气凝胶的疏水改性:采用有机硅烷偶联剂对制备的SiO2气凝胶进行表面改性,通过改变偶联剂种类、浓度、反应时间、反应温度等因素,优化改性工艺参数,提高SiO2气凝胶的疏水性能。

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5. 研究的创新点

本研究的创新点在于:
1.探索新型高效、稳定的SiO2气凝胶疏水改性方法,改善SiO2气凝胶的疏水性能和长期稳定性,拓展其应用范围。


2.开发低成本、易操作的SiO2气凝胶复合材料制备工艺,提高SiO2气凝胶的力学性能、热稳定性等综合性能,并探索其在不同领域的应用潜力。


3.揭示SiO2气凝胶及其复合材料的结构与性能之间的关系,为SiO2气凝胶的制备、改性和应用提供理论依据和技术支持。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

[1] 刘洋,王玉忠.气凝胶材料疏水改性研究进展[J].材料导报,2019,33(14):2417-2423,2430.

[2] 吴海峰,祁亚军,王玉忠.SiO2气凝胶的制备及应用研究进展[J].功能材料,2018,49(10):10035-10042.

[3] 张秀玲,张胜,张立群,等.二氧化硅气凝胶疏水改性研究进展[J].化工新型材料,2021,49(09):22-28,48.

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