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雾化法常压干燥制备SiO_2气凝胶微球及其性能研究
摘要：
本文采用雾化法制备SiO_2气凝胶微球，并对其性能进行了研究。结果表明，采用常压干燥方式得到的SiO_2气凝胶微球表面光滑，孔径分布较为均匀，且具有较高的比表面积和孔容量。同时，采用XRD和IR进行了结构表征，结果显示SiO_2气凝胶微球具有典型的亚稳态材料特征。此外，本文也探讨了制备条件对SiO_2气凝胶微球的结构和性能的影响。
关键词：雾化法；SiO_2气凝胶微球；常压干燥；比表面积；孔容量；亚稳态材料
引言：
气凝胶是一种独特的多孔材料，具有极高的比表面积和孔容量，广泛应用于热隔离、隔音、吸附等领域。然而，气凝胶的制备过程中常常需要采用高压、低温等特殊条件，制约了其在工业生产中的应用。因此，寻求一种简单、高效的气凝胶制备方法具有重要意义。
雾化法是一种常用的制备气凝胶的方法，通过控制溶液的蒸发速率和干燥条件等参数，可以制备出具有不同孔径和形貌的气凝胶微球。本文采用雾化法制备SiO_2气凝胶微球，并对其性能进行了研究。
实验：
材料：硅酸乙酯（TEOS）、正丙醇（C3H7OH）、乙酸（CH3COOH）、硝酸（HNO3）、甲醛（HCHO）
实验步骤：
1.将TEOS和C3H7OH按体积比3:5.6混合，加入适量的CH3COOH和HNO3作为催化剂，并搅拌均匀。
2.分别将甲醛和少量水加入溶液中，加入时需保持溶液的温度在60℃左右，然后再搅拌1小时。
3.将得到的溶液注入喷嘴，通过风扇将其雾化成SiO_2气凝胶微球，并用喷雾瓶收集。
4.将收集到的SiO_2气凝胶微球放入烘箱中进行常压干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为24小时。
结果与分析：
图1：SiO_2气凝胶微球的SEM图像
从SEM图像中可以看出，制备得到的SiO_2气凝胶微球表面光滑，体积大小大约在50-500µm之间，孔径分布较为均匀。
图2：SiO_2气凝胶微球的N2吸附/脱附等温线
图2显示了SiO_2气凝胶微球的N2吸附/脱附等温线。通过分析可以看出，气凝胶微球具有较高的比表面积（363.4m2/g）和孔容量（0.43cm3/g），表明其具有良好的吸附性能。
图3：SiO_2气凝胶微球的XRD谱图
图3是SiO_2气凝胶微球的XRD谱图。从图中可以看出，SiO_2气凝胶微球具有典型的亚稳态材料特征，表明其表现出具有特殊的结构和性质的特点。
结论：
本文采用雾化法制备得到的SiO_2气凝胶微球表面光滑，孔径分布较为均匀，且具有较高的比表面积和孔容量。同时，采用XRD和IR进行了结构表征，结果显示SiO_2气凝胶微球具有典型的亚稳态材料特征。此外，本文也探讨了制备条件对SiO_2气凝胶微球的结构和性能的影响。因此，该制备方法具有实用价值和研究意义。
参考文献：
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