cu掺杂sio2复合气凝胶制备及性能地研究

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1、本论文得到中国工程物理研究院科学技术发展基金(,2012A0302015，201280302050)特此鸣谢西南科技大学材料科学与工程学院2014年5月29日独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：高乞殴日期：劢(牛o‘or关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学

2、位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：高钮黝虢株日期：砒。甜西南科技大学硕士研究生学位论文第l页摘要气凝胶(aerogel)是一类具有高比表面积、高孔隙率、低密度等性质的纳米多孔固体材料，有表面界面效应、量子尺寸效应、掺杂吸附能力强及宏观均匀性好等特点，可用于制备惯性约束聚变(1nertHIConfreementFusion，ICF)靶材料。Cu掺杂Si02复合气凝胶除了能应用于催化方面外，有望应用于ICF物理实验中

3、，改善RT流体力学不稳定性，确保热核点火所需要的燃料温度，也可以用于描述微靶在激光压缩过程中发生变化的具体细节。同时可以用来吸收超热电子，控制烧蚀层对X射线的吸收。本文以醋酸铜及正硅酸甲酯为前驱体，甲醇为溶剂，通过溶胶凝胶以及超临界干燥过程制备出了一系列Cu掺杂Si02复合气凝胶。讨论了催化剂用量、铜含量以及水量对理论密度为30mg／cm3的铜硅复合溶胶．凝胶体系凝胶时间的影响，确定了制备复合气凝胶的催化剂用量，最大掺铜比例以及所需水量。采用COz超临界干燥技术制备出了一系列不同铜含量，密度低于40mg／cm3，比表面积高于390m2／g的Cu掺杂Si02复合气凝胶。通

4、过分析测试表明，随着复合气凝胶中铜含量的不断增加，样品比表面积降低，平均孔径增加，热稳定性降低。该复合气凝胶属于具有粘弹性的材料，随着铜量增加，复合气凝胶压缩模量增加，但可逆形变范围缩小。分别以C02和乙醇为超临界流体对理论密度为80mg／cm3的湿凝胶进行了超临界干燥。采用两种超临界流体制备的气凝胶均为块状气凝胶，成型性较好，无明显裂纹，骨架结构均匀。该复合气凝胶包含大量纳米颗粒，是具有三维网络结构的低密度多孔材料。但他们在外观、微观形貌、密度、组成方面具有一定的差异。C02超临界干燥所制备的Cu掺杂Si02复合气凝胶样品密度为94mg／cm3，外观呈蓝色，Cu元素均

5、匀分布，平均孔径较小。而乙醇超临界干燥的样品密度为60mg／cm3，外观呈红棕色，Cu元素出现了一定程度的聚集。在高温乙醇的作用下，复合气凝胶中的Cu”被还原成单质铜，XRD图谱分析表明，该单质铜为六方晶系(JCPDSFileNo．04—0836)。通过FTIR及热分析可以得出，乙醇超临界干燥的样品中部分Si．OH转变为Si—O．Et。实验表明，想要得到掺杂均匀的Cu掺杂Si02复合气凝胶，使用C02作为超临界干燥的介质更加理想。通过超临界流体对该复合气凝胶的影响研究发现，可以通过超临界流体控制复合气凝胶中CU元素的形态，提供Cu元素形态控制的基础研究数据，为后续工作打

6、下基础。西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ页AbstractAerogeIsasakindofnanoporousmaterialswithlargespecificsurfacearea．highporosityandextremelylowdensityhavegreatdealofoutstandingproperties，suchassurfaceinterfaceeffect，quantumsizeeffect，strongadsorptioncapacityandhomogeniousmacrography．Aerogelcouldbetheidealand

7、candidatetargetmateriaIforICF(InertialConfinementFusion)．Cu-dopedSi02compositeaerogeIsareefficientcatalystsfornumerousprocesses，includingthehydrogenationofesterandthedehydrogenationofalcohols．ItalsocouldbeusedinICFphysicsexperimentstoimproveRThydrodynamicinstability，ensur