[发明专利]一种掺杂二氧化硅的隔热粉体制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂二氧化硅的隔热粉体制备方法，其制备步骤如下：(1)溶液A的制备：将TEOS、MeOH、H₃B0₃、SiO₂进行混合，并在混合溶液中加入稀盐酸，形成溶液A；(2)溶液A的处理：将溶液A进行水浴加热，并对溶液A进行搅拌，随后将溶液A冷却到室温；(3)溶液B的制备：将NH₄OH、H₂O、MeOH进行混合，形成溶液B；(4)溶液C的制备：将溶液A缓慢加入溶液B中，并进行搅拌，形成溶液C；本发明通过选用甲醇为溶剂、氨水为碱性催化剂、在碱性环境下使正硅酸乙酯同时进行水解和缩聚，遴选小半径离子为源，采用高温热扩散法对SiO₂进行掺杂大幅度提高二氧化硅骨架的不对称性，增强化学键的不对称伸缩振动，从而提高隔热性能。

技术领域

本发明涉及隔热粉体技术领域，具体为一种掺杂二氧化硅的隔热粉体制备方法。

背景技术

步入21世纪，建筑能源消耗在国内总能源消耗中的占比逐年提升，尤其随着一些中高档公共建筑物数量的增加，导致建筑能耗增长迅速。据联合国报告称，目前全球建筑物中的空调数量已经超过16亿台，其能源消耗量在近8年内增加了2 5％，因此建筑节能可产生巨大的经济和社会效益，是当前我国发展绿色经济的重点。

同时，掺杂二氧化硅也可用作锂离子电池负电材料，潜在市场价值巨大。仅以锂离子电池产业为例，数据显示，2019年全国锂离子电池产量为157.2亿只，同比增长4％。所以具有超高存储能量材料的研发会减少能源消耗，降低环保成本以及带来广泛的社会综合效益。

由此可见，掺杂二氧化硅材料是一类具有优异综合特性的材料，具有巨大的市场化前景，其顺利研发与产业化将有力地推动我国能源产业的研发进程，为国家的绿色健康可持续发展有巨大的贡献。

目前国内外虽然存在研究机构从事SiO₂在隔热制冷领域的研发，但其体系多为将SiO₂作为填料与其他的无机氧化物或有机聚合物相结合制备无机-无机，无机-有机复合材料，所用原料成本高，制备工艺较为复杂，难以实现产业化及大范围工业应用，亟需从SiO₂微观结构出发从原子层面增强SiO₂的隔热性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂二氧化硅的隔热粉体制备方法，采用共缩合(同时进行水解和缩聚)-高温烧结工艺制备掺杂二氧化硅，通过表面改性技术在二氧化硅骨架上嫁接甲基，提升隔热性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种掺杂二氧化硅的隔热粉体制备方法，其制备步骤如下：

(1)溶液A的制备：将TEOS、MeOH、H₃B0₃、SiO₂进行混合，并在混合溶液中加入稀盐酸，形成溶液A；

(2)溶液A的处理：将溶液A进行水浴加热，并对溶液A进行搅拌，随后将溶液A冷却到室温；

(3)溶液B的制备：将NH₄OH、H₂O、MeOH进行混合，形成溶液B；

(4)溶液C的制备：将溶液A缓慢加入溶液B中，并进行搅拌，形成溶液C；

(5)溶液C的一次处理：将溶液C在室温下进行搅拌，待搅拌完全后，对溶液C进行静置放置；

(6)溶液C的二次处理：将一次处理后的溶液C中，加入乙醇和去离子水，并进行离心洗涤；

(7)溶液C的烧结：将离心洗涤后的溶液C放入马弗炉中进行烧结，形成产物D；

(8)产物D的研磨：将产物D取出，并降至室温，对其进行研磨，研磨完成后对其进行过筛。