Зависимости объема пор и распределения пор по размерам для образцов, прокаленных при температуре 500°C, от температуры сушки представлены на рисунках 3.19 и 3.20, соответственно. Сушка при температуре ниже критической приводит к формированию продукта с низким объемом и средним размером пор. Изменения температуры сушки выше критической отметки сказывается на этих параметрах в значительно меньшей степени. Аэрогель, полученный при температуре СКС 295°C, которая является наивысшей температурой, использованной в настоящем исследовании, имеет более широкое и очень симметричное распределение пор по размерам.
Итак, температура СКС является еще одним параметром, который можно использовать для лучшего контроля над свойствами аэрогелей оксида циркония. Поскольку последующая прокалка при высокой температуре является необходимой для использования аэрогелей в качестве катализаторов или носителей, более высокая температура СКС представляется выгодной.
Старение алкогелей перед процедурой сушки является важным этапом консолидирования их химической структуры. Для аэрогелей оксида циркония в особенности рекомендовались длительные времена старения [154]. Мы варьировали время старения гелей со временем гелеобразования 30 секунд от 30 минут до 52 часов.
Зависимости удельной поверхности аэрогелей после СКС и после прокалки при температуре 500°C от времени старения представлены на рисунке 3.21. Наблюдается общая тенденция к их повышению с удлинением времени старения. Образец со временем старения 52 часа имел наивысшую удельную поверхность после прокалки среди аэрогелей, приготовленных в ходе настоящего исследования (111 м2/г). В то же время сколько-нибудь существенной зависимости объема (Рис. 3.22) и распределения размеров (Рис. 3.23) пор от времени старения отмечено не было.
Таким образом, хотя продолжительное старение приводит к увеличению удельной поверхности прокаленных аэрогелей и может быть, несомненно, рекомендовано к применению, оно оказывает весьма незначительное влияние на пористую структуру аэрогелей в целом, и его влияние на их свойства представляется вторичным, по сравнению с ранее рассмотренными факторами.
Выше мы ограничивались исследованием влиянием различных параметров золь-гель процесса на свойства аэрогелей после прокалки при одной температуре – 500°C, которая достаточно типична для каталитических приложений. Мы также исследовали влияние термообработки при различных температурах на свойства аэрогеля, имевшего наиболее высокую удельную поверхность после прокалки при температуре 500°C, и сравнили их со свойствами типичного образца оксида циркония, приготовленного методом осаждения (CP-ZrO2).
На рисунке 3.24 представлены удельные поверхности образцов после прокалки при различных температурах на воздухе в течение 2 часов. В обоих случаях удельная поверхность уменьшается с ростом температуры прокалки. Данные по удельной поверхности CP-ZrO2 отлично согласуются с результатами, приведенными в работе [155]. Аэрогель имеет более высокую удельную поверхность во всем диапазоне температур прокалки. То же самое можно сказать и о суммарном объеме пор (Рис. 3.25). Хотя образец, полученный методом осаждения, и имеет наивысший объем пор после прокалки при температуре 500°C, он все равно более, чем в 3 раза меньше объема пор образца аэрогеля.
Влияние термообработки на распределение размеров пор носит принципиально разных характер для CP и AP-ZrO2. На распределении размеров пор аэрогеля непосредственно после СКС наблюдаются два пика и очевидное наличие микропористости (Рис. 3.26). Прокалка при температуре 400°C приводит к полной перестройке пористой структуры. Образец становится типично мезопористым с гомогенным и почти симметричным распределением размеров пор. Повышение температуры прокалки приводит к уменьшению объема пор без серьезных изменений в характере распределения пор по размерам.
Изотермы адсорбции/десорбции азота на образцах CP-ZrO2, прокаленных при температуре 400°C или ниже, имеют вид, характерный для "бутылкообразных" пор (Рис.3.27). На распределении размеров пор, рассчитанном из десорбционной ветви изотермы, наблюдается острый пик в районе 20 Å (Рис. 3.28), который отражает размер отверстий в "бутылкообразных" порах. Увеличение температуры прокалки приводит к уширению кривой распределения и ее сдвигу в стороны больших размеров пор.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.