【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于納米材料及納米，具體涉及一種α-石英相結晶氧化硅氣凝膠及其制備方法與應用。
技術介紹
1、經過近一個世紀的發展，氣凝膠材料已形成龐大的材料體系，衍生出巨大的科研價值，并已逐步實現商業化，在航天航空、可穿戴、新能源汽車及輸運管道等諸多領域有著重要的應用。然而，仍有兩個世紀難題尚未解決：如何構建出氧化硅納米片氣凝膠及如何實現氧化硅氣凝膠的高結晶。
2、目前的氧化硅氣凝膠一般經小分子硅源經水解-縮合式溶膠-凝膠過程，形成氧化硅凝膠網絡，隨后經特種干燥，獲得氧化硅氣凝膠。其中，小分子硅源多為四官能度的硅烷，如正硅酸四乙酯，其硅-氧形成四面體形態，進而在溶液內自由空間中進行縮合、生長。同時在自由空間中由于球形結構具有最小表面能，因此氧化硅基元形態趨于球形粒子，難以形成其他如1d線型、2d納米片形態。同時，現有氧化硅氣凝膠多由納米粒子組裝而成，所得凝膠網絡結構多為隨機、無序、各向同性，難以形成規則取向的各向異性凝膠網絡。因此，現有的合成策略中，小分子硅源及其水解-縮合歷程，決定了所得氧化硅氣凝膠為非晶態、球形或近球形納米粒子及各向同性凝膠網絡。合成一種高結晶氧化硅納米片作為構筑單元的氣凝膠，并獲得各向異性氧化硅凝膠網絡，仍是一個挑戰。
3、另一方面，氧化硅氣凝膠由小分子硅源在溶液中水解-縮合并經特種干燥獲得，所得氧化硅氣凝膠均為無定型非晶態。對于自然界氧化硅而言，其結晶體，如具有α石英相的水晶，其自然形成需在高溫高壓的地下環境中歷經成千上萬年的生長。實驗室內的人造水晶往往涉及到高溫高壓，其形成需經歷幾個
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種α-石英相結晶氧化硅氣凝膠及其制備方法，以克服現有技術中的不足。
2、本專利技術的另一目的還在于提供所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠的應用。
3、為實現前述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案包括：
4、本專利技術實施例提供了一種α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其由大量結晶的α-石英相納米片組成，所述α-石英相納米片相互組裝形成連續、互穿的三維多孔網絡結構和/或相對孤立的氣泡孔結構。
5、在一些實施例中，所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠的密度為0.1～100mg/cm3，結晶度為1～95％，熱導率為0.015～0.1w/mk，比表面積為10～1000m2/g。
6、在一些實施例中，所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠具有脆性或壓縮-回彈性能，以及高能激光散射能力。
7、本專利技術實施例還提供了一種α-石英相結晶氧化硅氣凝膠的制備方法，其包括：
8、制備石墨烯氣凝膠；
9、將所述石墨烯氣凝膠、硅烷前驅體同時置于反應腔室內，在惰性氣氛下進行高溫氣相沉積，誘導硅烷前驅體在石墨烯氣凝膠內部進行氣相沉積，獲得石墨烯/硅氧碳陶瓷復合氣凝膠，之后進行氧化刻蝕去除碳元素，獲得α-石英相結晶氧化硅氣凝膠。
10、本專利技術實施例還提供了由前述制備方法制得的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠。
11、本專利技術實施例還提供了前述的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠于激光照明、激光防護或高溫隔熱領域中的應用。
12、與現有技術相比，本專利技術的有益效果包括：
13、本專利技術提供了一種化學氣相沉積誘導的氣凝膠克隆策略，以石墨烯氣凝膠為模板，在高溫輔助下，將硅源小分子引入到氣凝膠孔道內，并完成在石墨烯表面沉積硅基陶瓷層，并通過氧化刻蝕碳，獲得α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，該α-石英相結晶氧化硅氣凝膠具有大量的α石英相結晶納米片及其組裝形成的多孔網絡結構，表現出超低密度、超低熱導率及優異的高能激光散射能力，為制備新型氧化硅氣凝膠及高結晶石英材料提供新思路。
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1.一種α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其特征在于：所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠由結晶的α-石英相納米片組成，所述α-石英相納米片相互組裝形成連續、互穿的三維多孔網絡結構和/或相對孤立的氣泡孔結構。
2.根據權利要求1所述的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其特征在于：所述三維多孔網絡結構為無序、局部取向有序或長程取向規整有序；和/或，所述三維多孔網絡結構由孔徑大于50nm的大孔、孔徑為2～50nm的介孔和孔徑小于2nm的微孔組成；和/或，所述氣泡孔結構的直徑為50μm～800μm；
3.根據權利要求1所述的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其特征在于：所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠的密度為0.1～100mg/cm3，結晶度為1～95％，熱導率為0.015～0.1W/mK，比表面積為10～1000m2/g。
4.根據權利要求1所述的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其特征在于：所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠具有脆性或壓縮-回彈性能，以及高能激光散射能力；
5.一種α-石英相結晶氧化硅氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述還原劑包括抗壞血酸、抗壞血酸鈉、氫碘酸、水合肼、硼氫化鈉中的任意一種或兩種以上的組合；和/或，所述表面活性劑包括烷基糖苷、十二烷基糖苷、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基磺酸鈉中的任意一種或兩種以上的組合；
8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述石墨烯氣凝膠與硅烷前驅體的質量比為1∶1～1∶1000；和/或，所述硅烷前驅體包括四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷預聚物中的任意一種或兩種以上的組合。
9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述惰性氣氛包括氮氣、氬氣中的任意一種或兩種的組合；
10.權利要求1-4中任一項所述的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠于激光照明、激光防護或高溫隔熱領域中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其特征在于：所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠由結晶的α-石英相納米片組成，所述α-石英相納米片相互組裝形成連續、互穿的三維多孔網絡結構和/或相對孤立的氣泡孔結構。
2.根據權利要求1所述的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其特征在于：所述三維多孔網絡結構為無序、局部取向有序或長程取向規整有序；和/或，所述三維多孔網絡結構由孔徑大于50nm的大孔、孔徑為2～50nm的介孔和孔徑小于2nm的微孔組成；和/或，所述氣泡孔結構的直徑為50μm～800μm；
3.根據權利要求1所述的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其特征在于：所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠的密度為0.1～100mg/cm3，結晶度為1～95％，熱導率為0.015～0.1w/mk，比表面積為10～1000m2/g。
4.根據權利要求1所述的α-石英相結晶氧化硅氣凝膠，其特征在于：所述α-石英相結晶氧化硅氣凝膠具有脆性或壓縮-回彈性能，以及高能激光散射能力；
5.一種...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張學同，李廣勇，
申請(專利權)人：中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所，
類型：發明
國別省市：
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