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二氧化硅氣凝膠是一種氧化物基氣凝膠，具有高比表面積、高孔隙率、低密度、低熱導率和低折射率等特殊性能。二氧化硅氣凝膠塊體材料已被用于環(huán)境技術、物理實驗或工業(yè)催化。

與其他多孔材料相比，二氧化硅氣凝膠因其獨特的介孔和精細的多孔骨架結構而具有特殊的性能。首先，它的孔隙率基本上高于90%，介孔結構限制了空氣分子的運動來傳遞熱量，使其具有高比表面積和極低的熱導率。因此，它在熱、光、環(huán)保、電、催化劑載體等領域發(fā)揮著重要作用。

溶膠-凝膠法制備二氧化硅氣凝膠；

首先得到二氧化硅凝膠，然后用特殊的干燥方法使凝膠中的氣相取代液相形成氣凝膠。

一步酸催化和兩步酸堿催化制備二氧化硅氣凝膠
制備過程包括溶膠形成、凝膠制備、凝膠老化和凝膠干燥。凝膠的形成和干燥對氣凝膠的質量有很大影響。
凝膠形成步驟通常是無機納米粒子在酸和堿的催化下相互連接的過程。判斷凝膠是否制備成功的一個簡單方法是將其傾斜到45度。如果凝膠沒有流動性，說明凝膠成功。其中酸堿催化劑的用量比例直接影響凝膠的形成速度和質量，一些醇鹽在后續(xù)堿催化凝膠過程中可能會因水解不足而無法將無機納米粒子相互連接，導致凝膠化失敗。
凝膠的干燥步驟非常重要
在干燥過程中，凝膠孔隙中的液體主要被空氣置換，使凝膠網(wǎng)絡不發(fā)生變化，這涉及到孔隙中液面毛細作用力的影響。最早開發(fā)了超臨界干燥制備技術，可以很好地消除應力的影響，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

采用溶膠-凝膠法制備二氧化硅氣凝膠，同時進行前驅體的水解和縮合反應。調(diào)節(jié)溶液的酸堿度可以改變前體水解和聚合之間的平衡。在酸性條件下，水解反應速率增加，前體進行水解反應產(chǎn)生硅酸。然后，生成的氫氧化硅單體在堿性條件下進行縮聚反應，最終生成硅氧硅鍵構筑的納米網(wǎng)絡結構的二氧化硅氣凝膠。在二氧化硅溶膠-凝膠過程中，二氧化硅二次粒子之間的連接很少，只有少量的硅氧鍵將二次粒子連接在一起。凝膠顆粒經(jīng)過溶解和再縮聚后，可以增加二次顆粒之間的連接，同時可以獲得更大的團聚顆粒，從而達到增強氣凝膠骨架的效果。

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