اثر كاتاليزور و مقدار آب مرحله هيدروليز بر خواص فيزيكي ايروژل سيليكا خشك شده در شرايط فشار محيط

The Effect of Catalyst and Water Content of the Hydrolysis Step on the Physical Properties of Silica Aerogel Dried at the Ambient Pressure

در اين تحقيق ايروژل سيليكا به‌روش سل- ژل دو مرحله‌اي در شرايط خشك ‌كردن محيط تهيه و اثر كاتاليزور و مقدار آب مرحله هيدروليز بر خواص فيزيكي ايروژل شامل چگالي، تخلخل و جمع‌شدگي بررسي شد. نتايج نشان داد كه افزايش مقدار آب مرحله هيدروليز، جمع‌شدگي ژل را در مرحله خشك ‌كردن افزايش داده و افزايش چگالي ايروژل حاصل را در پي داشت. همچنين كاتاليزور واكنش تراكم در مرحله تشكيل ژل (آمونياك) در فرايند سل- ژل بيشتر از كاتاليزور واكنش هيدروليز در مرحله تشكيل سل (اسيد) بر خواص فيزيكي ايروژل سيليكا اثرگذار است. در حضور مقدار آب كم در مرحله تشكيل سل، اثر آمونياك تشديد شده و افزايش آن منجر به كاهش چگالي و افزايش تخلخل ايروژل مي‌شود. اما در حضور مقادير كافي آب در اين مرحله از سنتز به‌دليل پيشرفت كامل واكنش هيدروليز، كاتاليزور آمونياك بر خواص فيزيكي ايروژل تأثير محسوسي ندارد. ايروژل با خواص فيزيكي بهينه در نسبت مولي آمونياك به اسيد برابر 6 حاصل شد كه از چگالي 214/0 گرم بر سانتي‌متر مكعب، سطح مخصوص 824 مترمربع بر گرم، تخلخل 90 درصد و جمع‌شدگي 23 درصد برخوردار است

In the present study, silica aerogel was evaluated by a two-step catalytic process at the ambient pressure drying, under different synthesis conditions. The effects of the catalyst and water content in the hydrolysis step on the physical properties of silica aerogel, including density, porosity and shrinkage, were investigated. The results showed that increasing the water content in the hydrolysis step increased the shrinkage of gel network and density of obtained aerogel. Moreover, in the presence of insufficient water, NH4OH as the condensation catalyst in the gel formation step was more effective on the physical properties of silica aerogel, as compared to HCl as thehydrolysis catalyst; Moreover, the increase in the NH4OH content led to lower density and higher porosity. On the other hand, NH4OH effect on the physical properties of silica aerogel was not noticeable in the presence of enough water content. In the NH4OH/HCl molar ratio of 6, the best silica aerogel sample was obtained with the density of 0.214 g/cm3, porosity of 90% and shrinkage of 23%