·814 工程科学学报，第39卷，第6期 140 a 120 10%Si0,-AL,0,气凝胶 100 100 % A1,0,气凝胶 0 10 0 40 60 80 10 100 Si0,摩尔分数/% 煅烧时间 图4添加Si02对A山20，气凝胶样品1200℃绶烧后比表面积的影响2.(a)Si02添加量的影响：(b)锻烧时间的影响 Fig.4 Effect of doping Si in AlOaerogel on the specific surface area after heating at 1200C (a)effects of the addition amount of silica: (b)effects of the firing time 表110%摩尔分数的S02对A山203气凝胶高温煅烧物相的改 无定形相存在.相对地，摩尔比为12：3：1的热处理样 变网 品中8相衍射峰更强.Z02在1000℃的煅烧样品中 Table 1 Phase transformation of Al2O,aerogel doped with mole fraction 以tZ02存在，在600℃及1200℃煅烧样品中没有 10%SiO after heating Z02晶相出现. 10%Si0290%Al203 燬烧情况 A山203气凝胶 Z02的熔点高于AL,0,达2715℃，纯Z02气凝 气凝胶 胶在高温下存在单斜相mZ02与四方相tZ02的可 煅烧前 无定形相（勃姆石） 无定形相（勃姆石） 逆相变，并伴随着7%~9%的体积效应，容易造成开 800℃×5h 0Hl203 无定形相+yAl203 裂.为了提高ZO2气凝胶的高温稳定性，常见的方法 1000℃×5h 6-A203 无定形相+yAL203 是将其与Si0,-、AL,0,网等进行复合.邹文兵 1200℃×5h 0-Al203 0Al203 等m对比了Z0,气凝胶与Z0,-Si02复合气凝胶的 1400℃×5h -Al203 a-A山202+莫来石 热稳定性，发现体积密度446kg·m3的Z02气凝胶样 1600℃×5h a-Al2O; aAl203+莫来石 品在1000℃×2h热处理后，样品线收缩率高达35%， 而复合样品体积密度可以做得更小，为245kg°m3,收 李智鹏四在AL,0,体系中引入Si0,+Z0,制备 缩率仅为12%.相对于纯Z02气凝胶，复合气凝胶在 了AL,0,Si0,-Z02三元气凝胶块体.摩尔比为12：4： 高温下，仍能保持较大的比表面积，物相更加稳定 1的样品在1200℃煅烧后，除8Al,0,相生成外，仍有 (表2). 表2热处理前后Z02气凝胶的比表面积及物相改变 Table 2 Specific surface area and phase transformation of Zr0,-based aerogels before and after heating treatment Z02气凝胶 Z02Si02气凝胶 Z02一A山203气凝胶 参考文献 热处理 比表面积/(m2g) 物相组成 比表面积/(m2g1) 物相组成 物相组成物相组成 260℃ 364 低结晶度tZ02 387 低结晶度02 27] 1000℃ 40 mZr02 +t-Zr02 186 t202 未处理 510.5 无定形相 551.7 无定形相 800℃ 100.3 c-202' 360.2 无定形相 28] 1000℃ 239.3 c-Zr0,' 1200℃ 89.5 300℃ 245 低结品度tZ02 558 无定形相 [29] 1000℃ 31 m-Zr02 +tZr02 129 t202 注：*为Y,03稳定.工程科学学报，第 39 卷，第 6 期 图 4 添加 SiO2 对 Al2O3 气凝胶样品 1200 ℃煅烧后比表面积的影响［24］． ( a) SiO2 添加量的影响; ( b) 煅烧时间的影响 Fig． 4 Effect of doping SiO2 in Al2O3 aerogel on the specific surface area after heating at 1200 ℃［24］: ( a) effects of the addition amount of silica; ( b) effects of the firing time 表 1 10% 摩尔分数的 SiO2 对 Al2O3 气凝胶高温煅烧物相的改 变［24］ Table 1 Phase transformation of Al2O3 aerogel doped with mole fraction 10% SiO2 after heating［24］ 煅烧情况 Al2O3 气凝胶 10% SiO2--90% Al2O3 气凝胶 煅烧前 无定形相( 勃姆石) 无定形相( 勃姆石) 800 ℃ × 5 h θ-Al2O3 无定形相 + γ-Al2O3 1000 ℃ × 5 h θ-Al2O3 无定形相 + γ-Al2O3 1200 ℃ × 5 h θ-Al2O3 θ-Al2O3 1400 ℃ × 5 h α-Al2O3 α-Al2O3 + 莫来石 1600 ℃ × 5 h α-Al2O3 α-Al2O3 + 莫来石 李智鹏［25］在 Al2O3 体系中引入 SiO2 + ZrO2，制备 了 Al2O3 --SiO2 --ZrO2 三元气凝胶块体． 摩尔比为 12∶ 4∶ 1的样品在 1200 ℃ 煅烧后，除 δ-Al2O3 相生成外，仍有 无定形相存在． 相对地，摩尔比为 12∶ 3∶ 1的热处理样 品中 δ 相衍射峰更强． ZrO2 在 1000 ℃ 的煅烧样品中 以 t-ZrO2 存在，在 600 ℃ 及 1200 ℃ 煅烧样品中没有 ZrO2 晶相出现． ZrO2 的熔点高于 Al2O3，达 2715 ℃，纯 ZrO2 气凝 胶在高温下存在单斜相 m-ZrO2 与四方相 t-ZrO2 的可 逆相变，并伴随着 7% ～ 9% 的体积效应，容易造成开 裂． 为了提高 ZrO2 气凝胶的高温稳定性，常见的方法 是将 其 与 SiO2 ［26--28］、Al2O3 ［29］ 等 进 行 复 合． 邹 文 兵 等［27］对比了 ZrO2 气凝胶与 ZrO2 --SiO2 复合气凝胶的 热稳定性，发现体积密度 446 kg·m － 3的 ZrO2 气凝胶样 品在 1000 ℃ × 2 h 热处理后，样品线收缩率高达 35% ， 而复合样品体积密度可以做得更小，为 245 kg·m － 3，收 缩率仅为 12% ． 相对于纯 ZrO2 气凝胶，复合气凝胶在 高温下，仍 能 保 持 较 大 的 比 表 面 积，物 相 更 加 稳 定 ( 表 2) ． 表 2 热处理前后 ZrO2 气凝胶的比表面积及物相改变 Table 2 Specific surface area and phase transformation of ZrO2 --based aerogels before and after heating treatment 参考文献 热处理 ZrO2 气凝胶 ZrO2--SiO2 气凝胶 ZrO2--Al2O3 气凝胶 比表面积/( m2 ·g － 1 ) 物相组成 比表面积/( m2 ·g － 1 ) 物相组成 物相组成 物相组成 ［27］ 260 ℃ 364 低结晶度 t-ZrO2 387 低结晶度 t-ZrO2 1000 ℃ 40 m-ZrO2 + t-ZrO2 186 t-ZrO2 ［28］ 未处理 510. 5 无定形相 551. 7 无定形相 800 ℃ 100. 3 c-ZrO2 * 360. 2 无定形相 1000 ℃ 239. 3 c-ZrO2 * 1200 ℃ 89. 5 ［29］ 300 ℃ 245 低结晶度 t-ZrO2 558 无定形相 1000 ℃ 21 m-ZrO2 + t-ZrO2 129 t-ZrO2 注: * 为 Y2O3 稳定． · 418 ·