Fe2O3-SiO2复合气凝胶材料的制备及耐温性能

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2025.02.008

耐火材料 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (2): 133-137.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2025.02.008

Fe₂O₃-SiO₂复合气凝胶材料的制备及耐温性能

侯建业^1,2), 张忠伦^1,2), 付晓晴^1,2), 王明铭^2,3), 刘振森^1,2,3)

1)中建材科创新技术研究院(山东)有限公司山东枣庄 277100
2)山东省无机功能材料与智能制造重点实验室山东枣庄 277100
3)中国建筑材料科学研究总院有限公司北京 100024

收稿日期:2024-07-25 出版日期:2025-04-15 发布日期:2025-04-14
通讯作者: 张忠伦,男,1976年生,博士,教授级高级工程师。E-mail:kyc3571@126.com
作者简介:侯建业:男,1994年生,硕士,工程师。E-mail:1010125814@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划(2023YFB3812300)。

Preparation and high-temperature resistance of Fe₂O₃-SiO₂ composite aerogel materials

Hou Jianye, Zhang Zhonglun, Fu Xiaoqing, Wang Mingming, Liu Zhensen

First author’s address:China National Building Material Technology Innovation Academy (Shandong) Co.,Ltd.,Zaozhuang 277100,Shandong,China

Received:2024-07-25 Online:2025-04-15 Published:2025-04-14

摘要/Abstract

摘要： 为了提高SiO₂气凝胶在高温下的隔热性能,以溶胶-凝胶两步法制备SiO₂前驱体溶液,将遮光剂Fe₂O₃粉末添加到SiO₂前驱体溶液中,结合二氧化碳超临界干燥技术,制备出Fe₂O₃-SiO₂复合气凝胶,探究Fe₂O₃遮光剂的添加(Fe₂O₃外加质量分数分别为0、0.2%、0.5%、1.0%和3.0%)对气凝胶的影响。结果表明:1)Fe₂O₃添加到气凝胶中,不会影响气凝胶的形貌;Fe₂O₃的添加抑制了材料因高温造成的质量损失,提高了复合材料在高温下的稳定性。2)温度低于800 ℃时,Fe₂O₃外加量为0.5%(w)的试样,其热导率最低,隔热性能最好;而在800~1 000 ℃温度下,Fe₂O₃外加量为1%(w)的试样,其热导率最低,仍保持较好的纳米多孔结构。3)通过控制Fe₂O₃外加量,可以得到适用于不同温度段的复合气凝胶。

关键词: Fe₂O₃-SiO₂复合气凝胶, 遮光剂, 孔结构, 热导率, 高温性能

Abstract: To improve the thermal insulation performance of SiO₂ aerogels at high temperatures,SiO₂ precursor solutions were prepared via a sol-gel two-step method.Fe₂O₃ powder was extra-added as an opacifier to the SiO₂ precursor solutions with mass fractions of 0,0.2%,0.5%,1.0%,and 3.0%,and Fe₂O₃-SiO₂ composite aerogels were fabricated using CO₂ supercritical drying technology.The effects of Fe₂O₃ extra-addition on the aerogels were investigated.The results show that:(1)Fe₂O₃ doping does not alter the aerogel morphology;Fe₂O₃ suppresses the mass loss caused by high temperatures and enhances the high-temperature stability of the composites;(2)below 800 ℃,the aerogel with 0.5% Fe₂O₃ exhibits the lowest thermal conductivity and the best insulation performance;between 800-1 000 ℃,the aerogel with 1% Fe₂O₃ performs the lowest thermal conductivity and a good nanoporous structure;(3)by adjusting the Fe₂O₃ extra-addition,composite aerogels suitable for different temperature ranges can be tailored.

Key words: Fe₂O₃-SiO₂ composite aerogel, opacifier, pore structure, thermal conductivity, high temperature performance

中图分类号:

TB333

侯建业, 张忠伦, 付晓晴, 王明铭, 刘振森. Fe₂O₃-SiO₂复合气凝胶材料的制备及耐温性能[J]. 耐火材料, 2025, 59(2): 133-137.

Hou Jianye, Zhang Zhonglun, Fu Xiaoqing, Wang Mingming, Liu Zhensen. Preparation and high-temperature resistance of Fe₂O₃-SiO₂ composite aerogel materials[J]. Refractories, 2025, 59(2): 133-137.

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Fe₂O₃-SiO₂复合气凝胶材料的制备及耐温性能

Preparation and high-temperature resistance of Fe₂O₃-SiO₂ composite aerogel materials

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