AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

N

H

Ơ

N

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

TP

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

.Q

U Y

TIỂU LUẬN

ẠO

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HẠNH

Đ

HV: ĐÀO CÔNG THANH

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

NGUYỄN THỊ KIM LIÊN

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2013

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

N

H

Ơ

N

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

Giới thiệu silica-aegogel ................................................................................................................. 3

.Q

1.

U Y

MỤC LỤC

Định nghĩa:.............................................................................................................................. 3

1.2.

Lịch sử: .................................................................................................................................. 3

1.3.

Phân loại silica-aerogel: .......................................................................................................... 3

1.4.

Sản xuất:.................................................................................................................................. 4

G

Đ

ẠO

TP

1.1.

N

Synthesis of Aerogel by Sol-Gel Process ..................................................................................... 5

2.

Sol gel process ........................................................................................................................ 5

2.2.

Hóa học của quá trình Sol-Gel ................................................................................................ 6

2.3.

Tiền chất của quá trình Sol-Gel. ............................................................................................. 7

2.4.

Cơ chế phản ứng: .................................................................................................................. 7

TR ẦN

H Ư

2.1.

Nước hòa tan silica và khoáng sản: (Water Soluble Silicates and Minerals). .................... 8

2.4.3.

Bề mặt ưa nước và kỵ nước (Hydrophilic and Hydrophobic Surfaces): ............................. 9

2.4.4.

Làm khô aerogel (Drying of Alcogel):.............................................................................. 10

2.4.5.

Sấy khô siêu tới hạn của aerogel: ...................................................................................... 11

2.4.6.

môi trường áp suất Sấy khô và Thay đổi bề mặt hóa học. ................................................ 12

2.4.7.

Đóng băng khô: ................................................................................................................. 13

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

2.4.2.

Ứng dụng: .................................................................................................................................... 14

4.

THAM KHẢO ............................................................................................................................. 19

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

3.

Trang2 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

N

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

N

H

Ơ

1. Giới thiệu aegogel

U Y

1.1. Định nghĩa:

N

Lịch sử:

H Ư

1.2.

G

Đ

ẠO

TP

.Q

Là vật liệu tổng hợp có nguồn gốc từ một loại gel trong đó thành phần chất lỏng của gel được thay thế bằng một loại khí. Kết quả làm cho gel có tỉ trọng thấp và cách nhiệt. Nó còn có các tên gọi sau: khói đóng băng, không khí rắn, khối rắn. Do tính chất mờ và phân tán ánh sáng trong vật liệu nên trong giống như polyetilen bị ép lại thành một khối.

10 00

B

TR ẦN

Cũng giống như các loại truyền thuyết mà bạn từng đọc khác, truyền thuyết về Aerogel khá bí ẩn và thú vị. Tất cả những gì mà chúng ta biết đó là vào cuối những năm 1920, giáo sư hóa học người Mỹ có tên Samuel Kistler (1900 - 1975) đã có một cuộc cá độ với đồng nghiệp của mình là Charles Learned. Kistler tin rằng sẽ tồn tại một loại gel không lỏng (một đặc tính cố hữu của gel) với một cấu trúc vô cùng đặc biệt, đó là mạng lưới các lỗ rỗng vô cùng nhỏ được gọi là nanopore.

Phân loại Aerogel:

ÁN

1.3.

-L

Í-

H

Ó

A

Sau khi thử nghiệm và gặp nhiều thất bại, cuối cùng thì Kistler đã trở thành người đầu tiên thay thế được trạng thái lỏng của gel thành trạng thái khí để tạo ra một loại gel mới không tồn tại ở trạng thái lỏng. Vào năm, 1931, ông đã công bố phát hiện của mình trong bài viết "Coherent Expanded Aerogels and Jellies", đăng trên tạp chí khoa học Nature.

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Có ba loại Aerogel phổ biến nhất hiện nay đó là silica, carbon và oxit kim loại, tuy nhiên trong thử nghiệm lẫn thực tế thì silica vẫn thường được sử dụng hơn cả.

Khi nhắc đến Aerogel, rất có thể người ta đang ám chỉ đến loại silica. Các bạn cũng không nên nhầm lẫn giữa silica và silicon, silica (silic điôxít) là loại vật liệu chủ yếu để sản xuất ra thủy tinh cách nhiệt còn silicon là một chất bán dẫn dùng trong các vi mạch.

Không giống như silica aerogel với biệt danh là khói xanh hay khói lạnh, khói rắn (do hình thù mờ ảo của nó), carbon aerogel có màu đen và khi sờ lên có cảm giác giống như đang sờ lên những hòn than. Chúng có diện tích bề mặt lớn, độ xốp Trang3 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

Ơ

TP

.Q

U Y

N

H

Aerogle ô xít kim loại làm từ ô xít kim loại và sử dụng như là chất xúc tác trong các phản ứng hóa học. Chúng cũng được ứng dụng trong ngành công nghiệp thuốc nổ, sợi nano carbon và thậm chí là để tạo ra từ tính. Aerogel oxit kim loại như sắt hay crom ngoài các tính chất tương tự người anh em silica phổ biến thì chúng còn có một điểm khác, đó là màu sắc rất đẹp. Aerogel crom có màu xanh lá cây hoặc xanh dương rất đậm; Aerogel oxit nhôm, titania, zirconia có màu xanh hoặc trắng; Aerogel oxit sắt có màu đỏ hoặc vàng đục; ngoài ra còn có màu tím hoa oải hương, màu vàng sáng, màu hồng phớt... Mỗi loại oxit kim loại sẽ tạo ra một loại màu khác nhau.

N

cao và khả năng dẫn điện tốt. Các tính chất này làm cho aerogels carbon rất hữu ích đối với tụ điện, pin và hệ thống khử muối.

1.4.

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

Aerogel silica có màu xanh da trời, màu này được tạo ra khi các ánh sáng trắng gặp các phân tử silica của aerogel và xảy ra hiện tượng tán xạ (Rayleigh). Các phân tử sẽ tán xạ ánh sáng, những tia sáng có bước sóng ngắn thì bị tán xạ dễ dàng hơn so với sóng dài. Bởi vì màu xanh và màu tím có bước sóng ngắn nhất nên chúng dễ bị tán xạ hơn các ánh sáng có thể nhìn thấy khác. Mặt khác, do mắt người nhạy cảm với các bước sóng màu xanh lam hơn nên chúng ta sẽ không thể nhìn thấy được màu tím.

Sản xuất:

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

Aerogel được sản xuất bằng cách lấy thành phần lỏng ra khỏi gel bằng kỹ thuật khô siêu tới hạn. Điều này cho phép chất lỏng được làm khô từ từ mà không gây ra hiện tượng sụp đổ vật liệu. Aerogel đầu tiên được sản xuất từ silicagel

Aerogel bắt đầu xuất hiện như một loại gel và được gọi là Alcogel - cái tên này ám chỉ gel silica (Silic điôxít) và các phân tửi rượu (Alcohol) nằm bên trong các lỗ rỗng của nó. Về cơ bản, chỉ cần cho rượu bay hơi khỏi silica là chúng ta sẽ tạo ra cấu trúc này, Trang4 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

giống như chúng ta thổi không khí qua một miếng bọt biển thấm nước vậy, nó sẽ bị khô đi. Thay vì chỉ dựa trên sự bốc hơi, gel khô siêu tới hạn (Supercritically) được chế tạo qua các công đoạn như sau:

H

Ơ

N

Nhiệt độ và áp suất phải đạt đến điểm siêu tới hạn - ở mức mà không có sự khác biệt giữa chất lỏng và chất khí.

U Y

N

Giảm áp suất trong khi nhiệt độ vẫn ở trên điểm tới hạn. Khi áp suất giảm, các phân tử được giải phóng dưới dạng khí và lỏng với mật độ không dày đặc

TP

.Q

Khử gel bằng nguồn nhiệt. Trước khi làm lạnh, sẽ có một lượng rượu nhỏ được ngưng tụ lại thành chất lỏng, sau đó sẽ được chuyển thành dạng hơi như ban đầu.

Đ

ẠO

Kiểm tra thành phẩm cuối cùng. Những gì còn lại sẽ là một chất rắn bằng silica, nhưng thay vì ở dạng lỏng thì nó lại chứa đầy không khí.

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Điểm siêu tới hạn sẽ làm khô các chất lỏng “alco” khiến một phần của alcogel biến thành khí, trong khi cấu trúc lỗ rỗng của silica vẫn không bị sụp đổ. Acogel sau khi bị khử rượu sẽ được gọi là Aerogel (rượu đã bị thay thế bằng khí). Giảm 50 đến 99% khối lượng ban đầu, Aerogel là loại vật liệu nhẹ, linh hoạt và rất hữu dụng.

2. Tổng hợp Aerogel bằng phương pháp sol-gel

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

Quá trình sol-gel là một phương pháp rất phổ biến và đáng tin cậy để tổng hợp vật liệu, đặc biệt là các oxit kim loại với sự đồng nhất kích thước hạt nhỏ, và hình thái đa dạng [5-10]. Nó liên quan đến quá trình chuyển đổi của một hệ từ pha lỏng "sol" thành pha rắn "gel".Quá trình sol-gel thông thường có thể được chia thành các bước sau: hình thành dung dịch, đặc lại, già gel, khô, và cô đặc. Một vài những ưu điểm quan trọng của quá trình sol-gel là sự đơn giản của nó, và thực tế là nó là một biện pháp kinh tế và hiệu quả của sản xuất vật liệu chất lượng cao. quá trình sol-gel đã được ứng dụng trong sản xuất kính chất lượng cao cho các thành phần quang học và sợi, lớp phủ màng mỏng, và bột oxit tốt [11-15] 2.1. Quá trình sol – gel: quá trình Sol-gel có nghĩa là sự tổng hợp một mạng lưới vô cơ của một phản ứng hóa học trong dung dịch ở nhiệt độ thấp hoặc sự hình thành của một mạng lưới vô định hình đối nghịch với kết tinh từ dung dịch. Đặc điểm rõ ràng nhất của phản ứng này là sự chuyển đổi từ một dung dịch keo (chất lỏng) sang một hai -hoặc đa pha gel (rắn) dẫn đến khái niệm "quá trình sol-gel".

Trang5 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

H

Ơ

N

Sự hình thành huyền phù đồng nhất của các hạt keo thể được hiểu theo tính toán tốc độ lắng giả định rằng các hạt có hình cầu để áp dụng định luật Stokes . Tốc độ lắng là

.Q

U Y

N

η= độ nhớt của môi trường xung quanh, r = bán kính của hạt keo,ρ’ = mật độ vật liệu hạt keo, và ρ = mật độ vật chất bao quanh.

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Rõ ràng hơn, một sol là huyền phù dạng keo của các hạt rắn trong một chất lỏng trong pha phân tán nhỏ (1-1000 nm). Vì vậy, lực hấp dẫn là lực không đáng kể và khoảng cách ngắn, chẳng hạn như lực hút van der Waals và điện tích bề mặt, chi phối các tương tác. quán tính pha phân tán là nhỏ đủ để nó thể hiện chuyển động brown, một bước di chuyển ngẫu nhiên được truyền bởi va chạm với các phân tử của môi trường huyền phù. Sol có thể được tổng hợp bởi 2 kỹ thuật, phân tán và ngưng tụ của các hạt

Hóa học của quá trình Sol-Gel

-L

2.2.

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

Gel hóa là quá trình mà một sol chảy tự do được chuyển đổi thành một mạng lưới rắn 3D mà môi trường dung môi bao quanh. Một loại gel là một giàu nửa rắn trong chất lỏng. Thật thú vị khi chất lỏng mà không cho phép các mạng lưới rắn sụp đổ, và các mạng lưới rắn không cho phép chất lỏng chảy ra ngoài [17] Điểm bắt đầu của gel hóa thường được xác định bởi một sự gia tăng đột ngột về độ nhớt và đáp ứng đàn hồi đến sức căng. (The point of gelation is typically identified by an abrupt rise in viscosity and an elastic response to stress.). Tổng hợp aerogel, sự gel hóa thuận tiện nhất gây ra thông qua một sự thay đổi trong độ pH của dung dịch phản ứng. Trạng thái cơ học của gel phụ thuộc rất nhiều vào số lượng các liên kết trong mạng. Rõ ràng là lớn hơn các mức độ liên kết ngang, cứng hơn cấu trúc được hình thành.

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

Có một số thông số ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân và ngưng tụ (quá trình Sol-Gel), bao gồm hoạt hóa của alkoxide kim loại, tỉ lệ nước/alkoxide, pH dung dịch, nhiệt độ, bản chất của chất tan, và chất thêm vào. Một quan tâm khác nữa là chất xúc tác thường được thêm vào để kiểm soát thành phần và mức độ của thủy phân và ngưng tụ . Bằng cách thay đổi những thông số quá trình này, vật liệu với những vi cấu trúc khác nhau và bề mặt hóa học có thể thu được. Việc xử lý tiếp nữa là sol, có thể tổng hợp được những vật liệu ceramic ở những dạng khác nhau. Những tấm phim mỏng có thể được sản xuất trên chất nền bằng phương pháp spin coating và dipcoating. Khi mà sol được cast vào khuôn, gel ướt sẽ hình thành. Với việc làm khô và gia nhiệt tiếp theo đó, gel sẽ được chuyển hóa thành ceramic đặc hoặc là các hạt thủy tinh. Nếu chất lỏng trong gel ướt được loại bỏ dưới điều kiện siêu tới hạn, một vật liệu cực kỳ xốp và mật độ cực kỳ thấp gọi là aerogel thu được. Bằng chứng của thủy phân Trang6 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

H

Ơ

N

silicate và ngưng tụ để hình thành polysilicate gel và phân tử được thấy trong nhiều hệ thiên nhiên như opals và agates. Alkoxide kim loại đầu tiên được tổng hợp từ SiCl4 và alcohol bởi Ebelman, người đã tìm ra hợp chất gel lại dưới áp suất khí quyển và Si(OC2H5)4 có thể được xem như là tổ tiên cho vật liệu thủy tinh.

U Y

N

2.3. Tiền chất của quá trình Sol-Gel. Tiền chất là những vật liệu đầu tiên cho quá trình sol-gel.

TP

.Q

1/. Các tiền chất có thể hòa tan được trong môi trường phản ứng.

ẠO

2/. Chúng phải đủ năng động để tham gia vào quá trình hình thành gel.

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

Một số muối, oxide, hydroxides, complexes, alkoxides, acylates, và amines được sử dụng như tiền chất nếu hòa tan được trong dung môi thích hợp. Alkoxide là những tiền chất sol-gel thông dụng nhất , bởi vì chúng lúc nào cũng có sẵn. Bradley và những cộng sự đã giải thích hóa tính cơ bản của tiền chất. Nhất là để dự đoán loại tiền chất để sử dụng cho mục đích cụ thể. Độ phản ứng của tiền chất không chỉ phụ thuộc vào cấu trúc hóa học mà còn phụ thuộc vào điều kiện phản ứng. So sánh với tiền chất của những chất khác, năng lượng tạo thành mạng của Si thì cao để tạo thành một dạng gel. Đó là tại sao những tiền chất alkoxide đắt tiền khác có thể được thay thế bởi những tiền chất khác rẻ hơn như là silicon alkoxide (TEOS, TMOS) và những tiền chất có thể tan trong nước như Na2SiO3 cho quá trình sol-gel.

Í-

H

Ó

A

Aerogels kỵ nước được thu từ tiền chất mà không có sự điều chỉnh về phương diện hóa học được gọi là tiền chất hydrophobic (kỵ nước), và đối với hydrophilic (ưa nước) thì gọi là tiền chất hydrophilic như bảng 1.

ÁN

-L

2.4. Cơ chế phản ứng: 2.4.1. Đối với Silicon Alkoxide.

ÀN

TO

silica gel được tổng hợp bằng cách thủy phân tiền chất monomer tetra hoặc tri silicon alkoxide bằng axit vô cơ ( HCl, C2O4H4) hoặc bazo ( NH3, NH4OH) như là một chất xúc tác. Các phản ứng sol – gel xảy ra trong sự hình thành mạng lưới silica [25,26]

D

IỄ N

Đ

Sự thủy phân:

Trang7 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

.Q

U Y

N

H

Ơ

N

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Sự ngưng tụ:

2.4.2. Nước hòa tan silica và khoáng sản: (Water Soluble Silicates and Minerals).

Natri silicat (Na2SiO3) đã, đang và có thể sẽ luôn luôn thể là nguồn vật liệu với giá rẻ nhất của axit silixic tương đối tinh khiết mà từ đó silica gel có thể được tổng hợp.

Silicat natri phản ứng với nước để cung cấp axit silixic và sau đó là axit silixic polymerizes và tạo silica gel như trong các phản ứng sau đây:

Trang8 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

TP

.Q

U Y

N

H

Ơ

N

Các axit silixic ngưng tụ để tạo thành các hạt silica nhỏ, các chuỗi và do đó tạo thành một mạng lưới dẫn đến lượng silic đioxit gel như hình dưới đây.

Đ

ẠO

Hơn nữa, có một số báo cáo có sẵn về tổng hợp silica gel sử dụng nhôm, canxi silicat, wollestonite, và vv [27-29].

TR ẦN

H Ư

N

G

Nó là điều hiển nhiên từ các phản ứng (2) - (5) rằng cấu trúc của sol-gel thủy tinh phát triển liên tục là sản phẩm của kế tiếp phản ứng thủy phân và ngưng tụ (và ngược lại phản ứng, tức là, este hóa và cồn hoặc thủy phân -khử trùng hợp) [15]. Vì vậy, kiến thức về cơ chế và động học của các phản ứng này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về gel và gel có nguồn gốc từ thủy tinh.

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

Phản ứng thủy phân được xúc tác bởi việc bổ sung một axit hoặc một bazo [29].

Trong thực tế dạng cuối cùng của thủy phân silica phụ thuộc vào pH của dung dịch. Ở mức độ pH thấp (có tính axit cao), các hạt silica có xu hướng tạo thành một chuỗi thẳng với mật độ liên kết ngang thấp. Điều này dẫn đến một gel mềm, đó là đảo ngược và có thể được phân tán lại trong dung dịch. Như giá trị pH tăng lên, số lượng qua các liên kết giữa các polymer các chuỗi cũng tăng. Ở pH cao (rất bazo), các polymer trở nên phân nhánh nhiều và số lượng liên kết ngang tăng lên. Ở độ pH thấp, thủy phân xảy ra bởi sự tấn công lực điện tử vào các nguyên tử oxy của nhóm alkoxit, trong khi đó ở pH cao , thủy phân và trùng hợp xảy ra bởi ái nhân tấn công vào ion Si (Si4 +).

Nguyên tử, ion, hoặc nhóm mà có ái lực mạnh mẽ đối với các điện tử được gọi là các ion, trong khi các ion dương được gọi là nucleophiles. Nói chung, tất cả các ion là các tác nhân oxy hóa và tất cả nucleophiles là chất khử.

D

IỄ N

Đ

Quá trình gel hóa với các nhóm nhỏ hơn hòa tan và tái kết tủa vào các chuỗi lớn hơn để các phân tử nhỏ hơn giảm trong số đó nhưng sự hỗ trợ của các phân tử lớn hơn để phát triển cho tới khi chúng tập hợp thành dạng fractan. Quá trình này được gọi là sự chín muồi (nhũ tương) Ostwald [30].

2.4.3. Bề mặt ưa nước và kỵ nước (Hydrophilic and Hydrophobic Surfaces):

Trang9 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

Ơ

N

H

Hình 1, ưa nước hay kỵ nước được phân biệt với các giá trị của góc tiếp xúc: nhỏ hơn hoặc lớn hơn 90 ◦.

N

Tên kỵ nước “Hydrophobic” và ưa nước “Hydrophilic” phát sinh từ sự kết hợp của "thủy - hydro", có nghĩa là nước trong tiếng Hy Lạp, "phobos" có nghĩa là "ghét" trong tiếng Hy Lạp, và "philic" có nghĩa là "yêu thương" trong tiếng Hy Lạp. Những thuật ngữ mô tả lực đẩy rõ rệt và lực hút giữa nước và bề mặt. Như thể hiện trong

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

Bảng 1: Các tiền chất để tổng hợp silica aerogel

D

IỄ N

Đ

ÀN

Khi năng lượng bề mặt của rắn là thấp, nó không thấm nước từ bề mặt của nó và ngược lại, cho thấy sự kỵ nước hoặc ưa nước. Hiện nay, các bề mặt kỵ nước được sử dụng trong ngành công nghiệp cho một loạt các ứng dụng bao gồm chất phủ kỵ nước cho chống rỉ sét, loại bỏ dầu ra khỏi nước, quản lý sự cố tràn dầu, và các quá trình tách hóa học để tách riêng các hợp chất không phân cực và có cực. Để tổng hợp của aerogel kỵ nước và ưa nước, hai bước chính là liên quan đến: (a) tổng hợp alcogel bằng quá trình sol-gel và (b) làm khô của alcogel bằng các kỹ thuật khác nhau.

2.4.4. Làm khô aerogel (Drying of Alcogel): Trang10

HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Ơ

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Sau khi hình thành gel bằng cách thủy phân và phản ứng ngưng tụ, một mạng lưới SiO-Si được hình thành. Sự lão hóa là thuật ngữ chỉ để tăng cường mạng lưới gel, nó có thể liên quan đến ngưng tụ thêm, hòa tan, tái kết tủa của hạt sol, chuyển pha trong chất rắn hoặc pha lỏng. Điều này dẫn đến một chất rắn xốp trong đó dung môi bị mắc kẹt.

Quá trình loại bỏ phần lớn dung môi từ gel (mà trong trường hợp của một alkoxit có nguồn gốc từ gel chủ yếu là cồn và nước) được gọi là sấy khô. Trong quá trình sấy khô, nứt mạng gel xảy ra do lực mao dẫn được hình thành trong các lỗ rỗng tốt bởi mặt phân cách của hơi nước. Phương trình Laplace được áp dụng trong trường hợp này, khi bán kính mao quản càng nhỏ, chất lỏng sẽ dâng lên cao hơn , hoặc áp suất thủy tĩnh sẽ cao hơn. vì vậy năng lượng bề mặt chịu trách nhiệm cho sự gia tăng của cột chất lỏng trong một mao quản, độ lớn của áp suất mặt phân cách trong một mao mạch có thể được tính bằng cách cân bằng các lực tĩnh là,

N

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

Í-

H

Ó

A

10 00

B

Đường kính của các lỗ rỗng trong gel là nm, để mà các chất lỏng gel phải tác dụng áp lực thủy tĩnh cao. Các mặt khum trong các lỗ rỗng và các sức căng bề mặt cố gắng để kéo các hạt với nhau khi chất lỏng trong các lỗ rỗng bốc hơi. Các lực lượng này có thể hoạt động trong một cách mà chúng cố gắng để đóng tập hợp lỗ rỗng, sau đó là cấu trúc. Như vậy, gel với các lỗ rất tốt có xu hướng nứt gãy và thu nhỏ trong quá trình sấy. Để tránh ứng suất sấy khô này Kistler mô tả quá trình tổng hợp đầu tiên của một aerogel bởi sấy khô siêu tới hạn trong đầu những năm 1930 [31], và các quá trình tổng hợp aerogel khác nhau đã được báo cáo từ đó.

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Trong những năm 1970, silica aerogel được tổng hợp bằng cac1ch sấy khô siêu tới hạn ở nhiệt độ cao của một loại gel ướt được tổng hợp từ quá trình thủy phân TMOS trong methanol [32]. trong những năm 1980, các nhà nghiên cứu đã đạt được một hiểu biết mới về tiềm năng của aerogel, và silica dựa trên Teos, tổng hợp ít tốn kém và ít độc hại hơn so với TMOS. Quá trình sấy siêu tới hạn nhiệt độ thấp, sử dụng CO2 lỏng đã được áp dụng.[33] 2.4.5. Sấy khô siêu tới hạn của aerogel:

Trong phương pháp sấy khô siêu tới hạn, gel được sấy khô ở một điểm tới hạn để loại bỏ các lực mao dẫn, như mô tả dưới đây. Ngay sau khi chất lỏng bắt đầu bốc hơi khỏi gel, sức căng bề mặt tạo ra mặt khum lõm trong các lỗ rỗng của gel. Khi sự bay hơi của chất lỏng tiếp tục, lực nén hình thành xung quanh chu vi của lỗ rỗng và nó co rút lại Cuối cùng, sức căng bề mặt gây ra sự sụp đổ của thân gel [34]. Để ngăn chặn sức Trang11 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

Ơ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Khi nhiệt độ và áp suất trong nồi hấp đang tăng trên một điểm tới hạn (cho nhiệt độ tới hạn methanol và các giá trị áp suất tới hạn 243 ◦ C và 7.9MPa, resp.), Chất lỏng được chuyển hóa thành một chất lỏng "siêu tới hạn", trong đó mỗi phân tử có thể di chuyển tự do và sức căng bề mặt chấm dứt. Nếu không có sức căng bề mặt, mặt khum không hình thành. Các hơi được sau đó từ từ thoát ra khỏi nồi hấp, cho đến khi áp suất trong nồi hấp đạt đến áp suất khí quyển. Cuối cùng, nồi hấp được rửa bằng nitơ khô (~ 3bar) để loại bỏ các phân tử dung môi bị mắc kẹt từ gel khô. Phương pháp sấy khô của alcogels được gọi là "sấy khô siêu tới hạn". Hình 3 cho thấy chu kỳ nhiệt độ áp suất sau khi sấy siêu tới hạn của alcogels.

N

căng bề mặt hình thành, gel được sấy khô siêu tới hạn trong một nồi hấp, như thể hiện trong hình 2.

Đ

2.4.6. Môi trường áp suất Sấy khô và Thay đổi bề mặt hóa học.

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Theo truyền thống, silica aerogel đã được tổng hợp bằng cách sử dụng phương pháp sấy siêu tới hạn, nhưng điều này có một số hạn chế về hiệu quả chi phí của nó, quá trình liên tục, và an toàn bởi vì nhiệt độ cao và áp suất cần thiết để tiếp cận các điểm quan trọng. Nếu carbon dioxide lỏng được sử dụng như một dung môi ở nhiệt độ thấp của quá trình sấy siêu tới hạn, độ bền hóa học của aerogel trong bầu khí quyển sẽ bị giảm dần, vì các hạt aerogel là ưa nước. Để khắc phục những vấn đề này, Brinker giới thiệu một phương pháp sấy áp suất thường hấp dẫn về mặt thương mại để sản xuất silica aerogel [35]. Trong quá trình này, bề mặt của gel ướt được biến đổi hóa học bằng cách thay thế các nhóm chức kỵ nước bằng cách thay thế của H từ nhóm hydroxyl bằng cách làm khô áp suất bình thường. Nhóm silanol bề mặt (Si-OH) trên các cụm silica lân cận trải qua các phản ứng ngưng tụ dẫn đến co rút không thể phục hồi của mạng gel trong quá trình sấy, như thể hiện trong hình 4. Quá trình này có thể tạo ra các bề mặt với năng lượng cực thấp, làm giảm đáng kể sức căng bề mặt. Vì vậy, nó là cần thiết để thay đổi bề mặt alcogel với các đại lý sửa đổi thích hợp, do đó bề mặt của aerogel được trả lại kỵ nước.

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Có một số chất có khả năng làm thay đổi các tính chất làm ẩm của bề mặt, có nghĩa là, thuốc thử kỵ nước. Chúng bao gồm methyltrimethoxysilane (MTMS), hexamethyl disilazane (HMDZ), dimethylchlorosilane (DMCs), dimethyldichlorosilane (DMDC), trimethylchlorosilane (TMCS), trimethylethoxysilane (tmes), và hexadecyltrimethoxysilane (HDTMS). Sửa đổi bề mặt của gel qua sự thay thế của H từ Si-OH bởi nhóm không phân cực oraryl alkyl là một bước quan trọng trong phương pháp sấy áp suất thường. Ngăn chặn các phản ứng ngưng tụ của cụm silica, và nói rộng ra, ngăn ngừa co rút của gel trong quá trình sấy. Từ sấy khô áp suất bình thường có thể làm giảm chi phí sản xuất của các aerogel, tầm quan trọng của nó có thay đổi từ một khu vực quan tâm khoa học thuần túy trong một trong sử dụng thực tế.

Trang12

HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

Ơ

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Một khả năng khác để tránh ranh giới pha giữa chất lỏng và pha khí trong quá trình sấy sấy khô là đóng băng khô. Chất lỏng trong lỗ rỗng bị đóng băng và sau đó thăng hoa trong chân không. Đã có một số nỗ lực để sử dụng phương pháp này để sản xuất aerogel [36-38]. Tuy nhiên, giai đoạn già hóa phải được mở rộng để ổn định mạng lưới gel, dung môi được thay thế bởi một dung môi khác với một hệ số giãn nở thấp và áp suất cao thăng hoa, và nhiệt độ đóng băng thấp là đạt được bằng cách thêm muối. Một nhược điểm nữa là mạng có thể bị phá hủy bởi sự kết tinh của dung môi trong các lỗ rỗng. Cryogels do đó chỉ thu được như bột.

N

2.4.7. Đóng băng khô:

Trang13 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Ơ

N

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

3. Ứng dụng:

Ó

A

Aerogel có tính chất độc đáo mà chúng hấp dẫn giới khoa học và công nghệ

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Table : Typical properties of silica aerogels.

Property

Value

Tỉ trọng

0.03–0.35 g/cm3

Diện tích bề mặt

600–1000 m2/g

% solids

0.13–15%

Đường kính lỗ xốp

~20 nm

Đường kính hạt

2–5 nm

Chiết suất

1.0–1.08

Hệ số giản nỡ nhiệt

2 . 0 - 4 . 0 × 1 0− 6

Trang14 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG Hằng số điện môi

~1.1

Vận tốc âm thanh truyền qua

100 m/s

N

Do các tính chất độc đáo, được sử dụng cho những ứng dụng khác nhau được trình

H

Ơ

bày trong bảng sau:

(iii) Chịu được nhiệt độ cao (iv) Trọng lượng nhẹ (i) Rắn tổng hợp nhẹ

xốp

nhất

U Y TP

ẠO Đ

(ii) Lưu trữ công nghệ phim ảnh (iii) Xe ô tô, thiết bị không gian (iv) Dùng làm thiết bị trong pin mặt trời

(i) Xúc tác

10 00

Mật độ/ Độ

thiết bị

G

(ii) Trong suốt

(i) Làm chất cách nhiệt trong xây dựng và

N

(i) Cách điện tốt

H Ư

Độ dẫn nhiệt

.Q

Application

TR ẦN

Thuộc tính

B

Property

N

Table : Applications of the aerogel perspective to properties.

A

(ii) Diện tích bề mặt

(ii) Cảm ớn

H

Ó

lớn

Í-

(iii) Multiple

TO

ÁN

-L

compositions

(iv) Trao đổi ion (v) Lọc chất khí ô nhiểm

ÀN

(vi) Nguyên liệu cho phản ứng tổng hợp

Đ

(vii) Chất mang trong tạo màu

IỄ N D

(iii) Lưu trữ nhiên liệu

(viii) Template Optical

(i) Transparent (ii) Low refractive index

(i) Light weight optics (ii) Cherenkov detectors

Trang15 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG (iii) Multiple

(iii) Light guides

composition

(i) Low speed of sound (i) Sound proof rooms

N

Acoustic

H U Y

(ii) Light weight

(ii) Hypervelocity particle trap

.Q

(i) Energy absorber

(i) Lowest dielectric

(i) Dielectrics for Ics

G

Đ

constant

ẠO

TP

(i) Elastic

N

(ii) High dielectric

H Ư

(ii) Spacers for vacuum electrodes

strength (iii) High surface area

Aerogel trong tổng hợp:

10 00

B

3.1.

(iii) Capacitors

TR ẦN

Electrical

N

ultrasonic distance sensors Mechanical

Ơ

(ii) Acoustic impedance matching in

Tác nhân aerogel được sử dụng là silicon alkoxide kết hợp với các oxit

A

kim loại. Một số nghiêm cứu mới tổng hợp ra các silica aerogel với nhiều ứng dụng

H

Ó

khác nhau. Cấu trúc và thuộc tính của silica-aerogel ion oxit được làm ở kích thước

Í-

nano được nghiên cứu bởi calas và cộng sự. Hình 5 cho thấy 1 silica-aerogel được

-L

tổng hợp bằng cách làm khô bởi áp suất xung quanh. Những nghiên cứu như thế này

ÁN

cho ra các vật liệu khác nhau như synthesis of silica-titania, silica-carbon, silica and

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

alumina microfibers, hay activated carbon powder composite aerogels.

Trang16 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

Đ

Aerogel được sử dụng như chất thấm hút

N

G

3.2.

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Ơ

N

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

H Ư

Tổng hợp Gel kị nước để hấp thụ các dung môi hữu cơ và các loại dầu được nghiên

TR ẦN

cứu bởi A. Venkateshwara Rao và các cộng sự. Họ nghiên cứu sự hấp thụ và giải hấp của aerogel silica siêu kị nước để hấp thu 11 dung môi hữu cơ và 3 loại dầu. Hình

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

dưới này cho thấy sự hấp thụ và giải hấp chất hữu cơ khác nhau:

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

Trước hấp thụ

3.3.

Ngay lập tức khi

T=20 phút

bắt đầu hấp thụ

T=40 phút

T= sau giải hấp

t=0 Aerogel as a Sensor

Aerogel có lỗ xốp lớn, khả năng tiếp xúc lớn, khả năng hoạt động bề mặt cao. Cho nên được sử dụng làm cảm biến. Một nghiên cứu của wang và các cộng sự trên hạt silica aerogel màng mỏng cho thấy điện trở chúng giảm khi độ ẩm tăng. Bề mặt aerogel modified ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm hơn so với aerogel ưa nước và có thể được sử dụng chống ăn mòn, tác nhân kỵ nước như hình vẻ: Trang17 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Ơ

N

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

Aerogel là vật liệu trong vi mạch điện trở do hằng số điện môi thấp.

H Ư

N

3.4.

TR ẦN

Silica aerogel màng mỏng được ứng dụng rộng rãi trong các vi mạch điện tử do tính chất rất đặc biệt của chúng do hằng số điện môi cực thấp, độ xốp cao,

3.5.

10 00

B

ổn định nhiệt cao.

Aerogel là chất xúc tác

A

Do diện tích bề mặt lớn dẫn đến nhiều ứng dụng như hấp thụ hóa chất

H

Ó

trong quá trình chảy tràn. Tính năng này nó có tiềm năng là chất xúc tác hoặc nguyên

Í-

liệu cho chất xúc tác. Aerogel hỗ trợ trong xúc tác hỗn tạp khi các phản ứng là lỏng

-L

hay khí. Chúng được đặc trưng bởi diện tích bề mặt thật cao trong một đơn vị khối

ÁN

lượng, độ xốp cao làm cho chúng rất có giá trị trong xúc tác. Một số xúc tác Aerogel

Tổng hợp nitril từ hidrocarbon sử dụng NO

-

Isobuten có thể chuyển đổi thành methacrylonitrile

-

Tổng hợp metanol từ CO

D

IỄ N

Đ

ÀN

-

TO

được liệt kê dưới đây:

Trang18 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG 3.6.

Aerogel trong việc lưu trữ media

Do diện tích bề mặt và độ xốp cao nên có thể làm bộ lọc khí, hút ẩm trong các phim ảnh và lưu trử nhiên liệu hidro. Aerogel còn được biết đến là siêu tụ điện có trở

H

Ơ

N

kháng rất thấp hơn so với các siêu tụ điện thông thường.

Aerogel được sử dụng là tế bào trong các tấm phim năng lượng mặt trời

3.8.

Aerogel là vật liệu cách nhiệt

.Q

U Y

N

3.7.

TP

Do độ xốp cao, bên trong rỗng cho nên nhờ đặc tính này mà khả năng

Trong nhà, tủ lạnh, cửa sổ và cửa sổ tầng nhà.

Đ

3.9.

ẠO

cách nhiệt của Aerogel là cực tốt.

N

G

3.10. Quần áo trang phục và chăn

10 00

B

TR ẦN

H Ư

3.11. Trong không gian được Nasa dùng làm kính chống bụi và nhiệt

4. THAM KHẢO

Ó

H

-L

Í-

2.

Đ

ÀN

TO

ÁN

3.

4.

L. W. Hrubesh, “Aerogels: the world's lightest solids,” Chemistry and Industry, no. 24, pp. 824–827, 1990. View at Scopus G. C. Bond and S. Flamerz, “Structure and reactivity of titania-supported oxides. Part 3: reaction of isopropanol over vanadia-titania catalysts,” Applied Catalysis, vol. 33, no. 1, pp. 219–230, 1987.View at Scopus J. Fricke and A. Emmerling, “Aerogels, preparation, properties, applications,” in Structure and Bonding 77: Chemistry, Spectroscopy and Applications of Sol-Gel Glasses, pp. 37–87, Springer, Berlin, Germany, 1992.

C. A. M. Mulder and J. G. Van Lierop, “Preparation, densification and characterization of autoclave dried SiO2 gels,” in Aerogels, J. Fricke, Ed., pp. 68–75, Springer, Berlin, Germany, 1986.

Y. Xu, G. Huang, and Y. He, “Sol-gel preparation of Ba6−3xSm8+2xTi18O54 microwave dielectric ceramics,” Ceramics International, vol. 31, no. 1, pp. 21–25, 2005. View at Publisher ·View at Google Scholar · View at Scopus S. Tursiloadi, H. Imai, and H. Hirashima, “Preparation and characterization of mesoporous titania-alumina ceramic by modified sol-gel method,” Journal of NonCrystalline Solids, vol. 350, pp. 271–276, 2004. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus

A

1.

D

IỄ N

5.

6.

Trang19 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

D

Ơ

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

R. Jain, V. Gupta, A. Mansingh, and K. Sreenivas, “Ferroelectric and piezoelectric properties of non-stoichiometric Sr1−xBi2+2x/3Ta2O9 ceramics prepared from sol-gel derived powders,”Materials Science and Engineering B, vol.

112, no. 1, pp. 54–58, 2004. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 8.

K. Li, J.-H. Li, and H. L. W. Chan, “Fabrication of Sm- and Mn-doped lead titanate ceramic powder and ceramics by sol-gel methods,” Materials Chemistry and Physics, vol. 86, no. 1, pp. 83–87, 2004. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 9.

P. Escribano, M. Marchal, M. Luisa Sanjuán, P. Alonso-Gutiérrez, B. Julián, and E. Cordoncillo, “Low-temperature synthesis of SrAl2O4 by a modified sol-gel route: XRD and Raman characterization,” Journal of Solid State Chemistry, vol. 178, no. 6, pp. 1978–1987, 2005. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 10.

P. A. S. Jorge, P. Caldas, C. C. Rosa, A. G. Oliva, and J. L. Santos, “Optical fiber probes for fluorescence based oxygen sensing,” Sensors and Actuators B, vol.

103, no. 1-2, pp. 290–299, 2004.View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 11.

H. Matsuda, N. Kobayashi, T. Kobayashi, K. Miyazawa, and M. Kuwabara, “Room-temperature synthesis of crystalline barium titanate thin films by highconcentration sol-gel method,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 271, no. 1, pp.

162–166, 2000. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 12.

D. Torikai, C. K. Suzuki, H. Shimizu, T. Ishizuka, J. Yagi, K. Orii, and T. Miyakawa, “Comparison of high-purity H2/O2 and LPG/O2 flame-fused silica glasses from sol-gel silica powder,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 179, pp. 328–334, 1994. View at Scopus 13.

H. C. Hamker, “A general theory of lyophobic colloids I,” Journal of Royal Netherlands Chemical Society, vol. 55, p. 1015, 1936.

14.

J. Lyklema, S. Levine, and S. Levine, “General discussion,” Discussions of the Faraday Society, vol. 52, pp. 312–323, 1971. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 15.

F. Schuth, K. S. W. Sing, and J. Weitkamp, Handbook of Porous Solids, vol. 3, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2002.

16.

P. J. Flory, Principal of Polymer Chemistry, chapter 4, Cornell University Press, Ithaca, NY, USA, 1953.

17.

C. J. Brinker, “Hydrolysis and condensation of silicates: effects on structure,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 100, no. 1–3, pp. 31–50, 1988. View at Scopus 18.

E. Tkalcec, R. Nass, J. Schmauch, H. Schmidt, S. Kurajica, A. Bezjak, and H. Ivankovic, “Crystallization kinetics of mullite from single-phase gel determined by isothermal differential scanning calorimetry,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol.

223, no. 1-2, pp. 57–72, 1998. View at Scopus 19.

A. C. Pierre and G. M. Pajonk, “Chemistry of aerogels and their applications,” Chemical Reviews, vol. 102, no. 11, pp. 4243–4266, 2002. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus

N

7.

Trang20 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

D

Ơ

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

J. Livage, Ph. Barboux, E. Tronic, and J. P. Jolivet, Science of Ceramic Processing, H. Hench and D. Ulrich, Eds., Wiely, New York, NY, USA, 1986.

21.

W. C. LaCourse and S. Kim, “Sol-gel processes for fibers and films of multicomponent materials,”Science of Ceramic Processing, vol. 8, no. 9-10, pp. 1128– 1134, 1987.

22.

D. C. Bradley, R. C. Mehrotra, and D. P. Gaur, Metal Alkoxides, Academic Press, New York, NY, USA, 1978.

23.

H. Schmidt, “Chemistry of material preparation by sol-gel process,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 100, pp. 51–64, 1988.

24.

F. D. Ovcharenako, Y. I. Tarasevich, et al., Kolloidnyj Zhurnal, vol. 34, p. 412, 1972.

25.

C. J. Brinker and G. W. Scherer, Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing, Academic Press, San Diego, Calif, USA, 1990.

26.

J. L. Gurav, D. Y. Nadargi, and A. V. Rao, “Effect of mixed Catalysts system on TEOS-based silica aerogels dried at ambient pressure,” Applied Surface Science, vol. 255, no. 5, pp. 3019–3027, 2008.View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 27.

E. M. Flanigen and R. W. Grose, Siliceous Adsorbent Materials And Process For Preparing Same, U.S. Patent no. 3, 494, 874, 1970.

28.

K. J. Murata and W. G. Schlecht, The significance of internal structure in gelatinizing silicate minerals, U.S. Geological Survey Bulletin, vol. 950, no. 25–33, pp. 35–82, 1946.

29.

M. G. Vorankov, V. P. Mileshkevich, and Y. A. Yuzhelevski, The Siloxane Bond, Consultant Bureau, New York, NY, USA, 1978.

30.

W. Z. Ostwald, “Studies on formation and transformation of solid materials,” Physical Chemistry, vol. 22, pp. 289–330, 1897.

31.

S. S. Kistler, “Coherent expanded aerogels,” Journal of Physical Chemistry, vol. 36, no. 1, pp. 52–64, 1932. View at Scopus 32.

G. A. Nicolaon and S. J. Teichner, “New preparation process for silica xerogels and aerogels, and their textural properties,” Bulletin de la Société Chimique de France, vol. 5, pp. 1900–1906, 1968.

33.

P. H. Tewari, A. J. Hunt, and K. D. Lofftus, “Ambient-temperature supercritical drying of transparent silica aerogels,” Materials Letters, vol. 3, no. 9-10, pp. 363–367, 1985. View at Scopus 34.

D. M. Smith, G. W. Scherer, and J. M. Anderson, “Shrinkage during drying of silica gel,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 188, no. 3, pp. 191–206, 1995. View at Scopus 35.

C. J. Brinker and W. Scherer, “Sol-gel sciences,” in The Processing and the Chemistry of Sol-Gel Processing, Academic Press, San Diego, Calif, USA, 1990.

36.

B. Mathieu, S. Blacher, R. Pirard, J. P. Pirard, B. Sahouli, and F. Brouers, “Freeze-dried resorcinol-formaldehyde gels,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol.

212, no. 2-3, pp. 250–261, 1997. View at Scopus 37.

D. Klvana, J. Chaouki, M. Repellin-Lacroix, and G. M. Pajonk, “A new method of preparation of aerogel-like materials using a freeze-drying process,” Le

N

20.

Trang21 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

D

Ơ

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Journal de Physique Colloques, vol. 50, no. C4, pp. C4-29–C4-32, 1989. View at Publisher · View at Google Scholar 38.

G. M. Pajonk, “Drying methods preserving the textural properties of gels,” Le Journal de Physique Colloques, vol. 50, no. C4, pp. C4-13–C4-22, 1989.

39.

LL. Casas, A. Roig, E. Rodríguez, E. Molins, J. Tejada, and J. Sort, “Silica aerogel-iron oxide nanocomposites: structural and magnetic properties,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 285, no. 1–3, pp. 37–43, 2001. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 40.

LL. Casas, A. Roig, E. Molins, J. M. Grenèche, J. Asenjo, and J. Tejada, “Iron oxide nanoparticles hosted in silica aerogels,” Applied Physics A, vol. 74, no. 5, pp.

591–597, 2002. View at Publisher ·View at Google Scholar · View at Scopus 41.

P. Shajesh, S. Smitha, P. R. Aravind, and K. G.K. Warrier, “Effect of 3glycidoxypropyltrimethoxysilane precursor on the properties of ambient pressure dried silica aerogels,” Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 50, no. 3, pp.

353–358, 2009. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 42.

K. E. Parmenter and F. Milstein, “Mechanical properties of silica aerogels,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 223, no. 3, pp. 179–189, 1998. View at Scopus 43.

M. Moner-Girona, E. Martínez, J. Esteve, A. Roig, R. Solanas, and E. Molins, “Micromechanical properties of carbon-silica aerogel composites,” Applied Physics A, vol. 74, no. 1, pp. 119–122, 2002. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 44.

A. Venkateswara Rao, N. D. Hegde, and H. Hirashima, “Absorption and desorption of organic liquids in elastic superhydrophobic silica aerogels,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 305, no. 1, pp. 124–132, 2007. View at Publisher · View at Google Scholar · View at PubMed ·View at Scopus 45.

A. Venkateswara Rao, S. D. Bhagat, H. Hirashima, and G. M. Pajonk, “Synthesis of flexible silica aerogels using methyltrimethoxysilane (MTMS) precursor,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 300, no. 1, pp. 279–285, 2006. View at Publisher · View at Google Scholar · View at PubMed · View at Scopus 46.

C.-T. Wang, C.-L. Wu, I.-C. Chen, and Y.-H. Huang, “Humidity sensors based on silica nanoparticle aerogel thin films,” Sensors and Actuators B, vol. 107, no. 1, pp.

402–410, 2005. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 47.

J. L. Gurav, A. Venkateswara Rao, and D. Y. Nadargi, “Study of thermal conductivity and effect of humidity on HMDZ modified TEOS based aerogel dried at ambient pressure,” Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 50, no. 3, pp.

275–280, 2009. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 48.

Y. K. Li, D.-K. Yang, Y.-C. Chen, H.-J. Su, J.-C. Wu, and Y. W. Chen-Yang, “A novel three-dimensional aerogel biochip for molecular recognition of nucleotide acids,” Acta Biomaterialia, vol. 6, no. 4, pp. 1462–1470, 2010. View at Publisher · View at Google Scholar · View at PubMed 49.

G. S. Kim, S. H. Hyun, and H. H. Park, “Synthesis of low-dielectric silica aerogel films by ambient drying,” Journal of the American Ceramic Society, vol. 84, no. 2, pp. 453–455, 2001. View at Scopus

N

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

Trang22 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

GVHD:PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

D

Ơ

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

S.-B. Jung, S.-W. Park, J.-K. Yang, H.-H. Park, and H. Kim, “Application of SiO2 aerogel film for interlayer dielectric on GaAs with a barrier of Si3N4,” Thin Solid Films, vol. 447-448, pp. 580–585, 2004. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 51.

S.-W. Park, S.-B. Jung, M.-G. Kang, H.-H. Park, and H.-C. Kim, “Modification of GaAs and copper surface by the formation of SiO2 aerogel film as an interlayer dielectric,” Applied Surface Science, vol. 216, no. 1–4, pp. 98–105, 2003. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 52.

G. S. Kim, S. H. Hyun, and H. H. Park, “Synthesis of low-dielectric silica aerogel films by ambient drying,” Journal of the American Ceramic Society, vol. 84, no. 2, pp. 453–455, 2001. View at Scopus 53.

J. L. Rousset, A. Boukenter, B. Champagnon, J. Dumas, E. Duval, J. F. Quinson, and J. Serughetti, “Granular structure and fractal domains of silica aerogels,” Journal of Physics: Condensed Matter, vol. 2, no. 42, pp. 8445–8455, 1990. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 54.

G. M. Pajonk and T. Manzalji, “Synthesis of acrylonitrile from propylene and nitric oxide mixtures on PbO2-ZrO2 aerogel catalysts,” Catalysis Letters, vol. 21, no.

3-4, pp. 361–369, 1993.View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 55.

A. Sayari, A. Ghorbel, G. M. Pajonk, and S. J. Teichner, “Kinetics of the catalytic transformation of isobutene into methacrylonitrile with NO on supported nickel oxide aerogel,” Reaction Kinetics and Catalysis Letters, vol. 15, no. 4, pp. 459– 465, 1981. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 56.

H. D. Gesser and P. C. Goswami, “Aerogels and related porous materials,” Chemical Reviews, vol. 89, no. 4, pp. 765–788, 1989. View at Scopus 57.

I. Smirnova, S. Suttiruengwong, and W. Arlt, “Feasibility study of hydrophilic and hydrophobic silica aerogels as drug delivery systems,” Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 350, pp. 54–60, 2004. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 58.

I. Smirnova, S. Suttiruengwong, M. Seiler, and W. Arlt, “Dissolution rate enhancement by adsorption of poorly soluble drugs on hydrophilic silica aerogels,” Pharmaceutical Development and Technology, vol. 9, no. 4, pp. 443–452, 2004. View at Publisher · View at Google Scholar ·View at Scopus 59.

M. Juzkow, Aerogel Capacitors Support Pulse, Hold-Up, and Main Power Applications, Cooper Electronic Technologies, PowerStor® Products, Dublin, Calif, USA, 2002.

60.

T. W. Hamann, A. B. F. Martinson, J. W. Elam, M. J. Pellin, and J. T. Hupp, “Atomic layer deposition of TiO2 on aerogel templates: new photoanodes for dyesensitized solar cells,” Journal of Physical Chemistry C, vol. 112, no. 27, pp. 10303– 10307, 2008. View at Publisher · View at Google Scholar · View at Scopus 61.

“Preventing heat escape through insulation called “aerogel”,” NASA CPL. 62.

“Down-to-Earth Uses for Space Materials,” The Aerospace Corporation.

63.

M. L. Nuckols, J. C. Chao, and M. J. Swiergosz, “Manned Evaluation of a Prototype Composite Cold Water Diving Garment Using Liquids and Superinsulation Aerogel Materials,” Tech. Rep. NEDU-05-02, United States Navy Experimental Diving Unit, 2005.

N

50.

Trang23 HV: Đào Công Thanh + Nguyễn Thị Kim Liên

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial