以氫氧化鈉為催化劑和乙醇為溶劑合成間苯二酚－糠醛凝膠，經(jīng)乙醇超臨界干燥后得到有機(jī)氣凝膠。間苯二酚與催化劑的摩爾比、間苯二酚與糠醛的摩爾比以及反應(yīng)物總濃度等制備條件是影響有機(jī)氣凝膠密度的主要因素。TEM和N2吸附法表明，有機(jī)氣凝膠具有典型的三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)顆粒約為10nm，平均孔徑為7.8nm，其BET表面積和中孔體積分別為589 m2/g和1.106 cm3/g。
關(guān)鍵詞：有機(jī)氣凝膠；無(wú)機(jī)堿催化劑；乙醇超臨界干燥；制備

炭氣凝膠具有獨(dú)特的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和綜合性能，在熱學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)和電學(xué)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景[1~5]。有機(jī)氣凝膠是炭氣凝膠制備的前驅(qū)體，它的制備工藝及材料結(jié)構(gòu)對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)有決定性的影響。目前，有機(jī)氣凝膠的制備主要采用CO2超臨界干燥的工藝路線，但這種工藝需要冗長(zhǎng)而復(fù)雜的溶劑交換過(guò)程。因此，研究有機(jī)氣凝膠的制備新工藝是發(fā)展炭氣凝膠的一個(gè)重要方向。最近，文獻(xiàn)曾報(bào)道了以異丙醇為溶劑，在鹽酸為催化劑下合成間苯二酚－糠醛基炭氣凝膠的研究工作[6]，該法具有快速、高效的特點(diǎn)。一般地，堿性催化劑更易于催化生成高交聯(lián)度的熱固性樹脂，但現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的無(wú)機(jī)堿催化劑皆難以溶于異丙醇[6,7]。因此，本文目的在于探索以較易溶解無(wú)機(jī)堿催化劑氫氧化鈉的乙醇代替異丙醇為溶劑時(shí)合成間苯二酚－糠醛氣凝膠的可能性，并對(duì)所制備的凝膠的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步表征。
2 實(shí) 驗(yàn)
根據(jù)預(yù)定配方，將間苯二酚、糠醛和氫氧化鈉溶解于乙醇中，混合均勻后傾入玻璃瓶中密封，置于80℃水浴中反應(yīng)7天，之后取出凝膠棒，放置于超臨界干燥器中在乙醇超臨界條件干燥，得到有機(jī)氣凝膠。
測(cè)定氣凝膠的幾何尺寸和質(zhì)量，計(jì)算氣凝膠的本體密度。片刮取氣凝膠樣品粉末，超聲分散于乙醇中，然后負(fù)載于銅網(wǎng)上。利用JEM-2010H透射電鏡觀察氣凝膠樣品的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
稱取約0.1g的樣品，干燥后，用Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2010吸附儀測(cè)定樣品的N2吸附－脫附等溫線，并計(jì)算樣品的表面積、孔體積及其孔徑分布。
3 結(jié)果與討論
一般地，隨著間苯二酚和糠醛反應(yīng)的進(jìn)行，溶液從淺黃色變到黃色、再到棕黃色，然后約在20～95h（此凝膠化時(shí)間隨制備條件的變化而變化）后生成黑色不透明的有機(jī)醇凝膠。這表明以乙醇為溶劑，無(wú)機(jī)堿催化劑可以實(shí)現(xiàn)間苯二酚－糠醛的溶膠－凝膠轉(zhuǎn)變。表1示出有機(jī)氣凝膠的配方及其密度。
可以看出，有機(jī)氣凝膠的實(shí)際密度與理論密度接近，由此可以看出本文所制備的凝膠可以直接通過(guò)乙醇超臨界法干燥，而且收縮率較小。而且，從表1我們還可以看出，改變制備條件（例如，間苯二酚與催化劑的摩爾比（R/C）、間苯二酚與糠醛的摩爾比(R/F)和反應(yīng)物總濃度等），我們可以把有機(jī)氣凝膠的密度控制在0.26～0.55g·cm-3。
為了考察所合成的有機(jī)氣凝膠的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我們對(duì)有機(jī)氣凝膠(樣品B)進(jìn)行了TEM表征。如圖1所示，與經(jīng)典的有機(jī)氣凝膠相似[1], 本文所制備的有機(jī)氣凝膠也由球狀納米粒子相互連結(jié)而成的三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)粒子的直徑約10nm，網(wǎng)絡(luò)間形成的孔集中在10nm左右。