SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的孔道結(jié)構(gòu)研究

傅穎怡，丁新更，孟 成，竇天軍，楊 輝

（1.浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程無機(jī)所，杭州310027；2.中國工程物理研究院，四川綿陽621900）

SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的孔道結(jié)構(gòu)研究

傅穎怡1，丁新更1，孟 成1，竇天軍2，楊 輝1

（1.浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程無機(jī)所，杭州310027；2.中國工程物理研究院，四川綿陽621900）

摘 要：為了在常壓干燥下制備高比表面積且具有多級孔道結(jié)構(gòu)的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠，以正硅酸乙酯、鈦酸丁酯為原料，利用低聚體聚合將分相平行引入到溶膠凝膠過程中，獲得SiO2／TiO2醇凝膠，并通過溶劑替換技術(shù)實(shí)現(xiàn)氣凝膠的常壓干燥制備.不同硅鈦比氣凝膠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究表明：合成的氣凝膠是由納米SiO2和TiO2顆粒分散復(fù)合而成的介孔塊體，其中Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si鍵相互交織.氣凝膠的結(jié)構(gòu)變化是分相與溶膠凝膠過程相互競爭的結(jié)果.Si含量能顯著改善氣凝膠的結(jié)構(gòu)，當(dāng)n（Ti）∶n（Si）為3∶1時(shí)，比表面積高達(dá)712.2 m2／g，平均孔徑為3.36 nm；當(dāng)n（Ti）∶n（Si）為1.5∶1時(shí)，復(fù)合氣凝膠具有明顯雙連續(xù)孔道，比表面積高，同時(shí)孔狀結(jié)構(gòu)清晰.

關(guān)鍵詞：常壓干燥；SiO2／TiO2氣凝膠；硅鈦比；組織結(jié)構(gòu)；溶膠凝膠；分相法

SiO2／TiO2氣凝膠是由納米SiO2和TiO2顆粒分散復(fù)合而成的介孔固體材料，具有大比表面積、高孔隙率等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于催化、分離和吸附等領(lǐng)域.TiO2氣凝膠具有高比表面積和孔隙率［1－2］，SiO2氣凝膠具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)牢固、比表面積高和孔體積大等特點(diǎn)［3－5］，因此，制備SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠，不僅能提高網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還能利用高孔容和高比表面積等特點(diǎn)，提高氣凝膠的吸附性能.ZHANG等［6］進(jìn)行了以大孔改性硅膠為載體的超分子識別材料（Calix［4］＋MODB／SiO2－P）對Cs離子的吸附試驗(yàn).該材料在3 mol／L的HNO3濃度中能選擇性吸附Cs（I）離子，且對Pb（II）、Ru （III）、Y（III）等其他金屬離子沒有表現(xiàn)出相同的吸附.近年來，NAKANISHI等［7－8］通過添加三嵌段表面活性劑［9］（EO－PO－EO）及其他非離子性表面活性劑，合成出有多層次孔結(jié)構(gòu)的硅凝膠.這種多孔硅膠本身含有大孔連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)由介孔凝膠結(jié)構(gòu)組成其骨架，這種多層次孔材料適用于色譜分離和吸附分離等領(lǐng)域.

目前，SiO2／TiO2氣凝膠的制備技術(shù)通常采用昂貴的硅、鈦醇鹽作為反應(yīng)前驅(qū)體，采用溶膠凝膠法利用超臨界干燥技術(shù)或低表面張力溶劑替換／非超臨界干燥技術(shù)獲得多孔結(jié)構(gòu)［10－12］.超臨界干燥技術(shù)有利于獲得成塊性好、比表面積高的氣凝膠，但技術(shù)條件控制困難，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn).通過低表面張力溶劑替換在常壓下干燥制備SiO2／TiO2氣凝膠，獲得氣凝膠的比表面積和孔體積又相對較低.因此，研究在常壓干燥條件下制備高比表面積、小孔徑的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠具有重要意義［13－14］.KWON等［15］將TiO2粉末摻入SiO2溶膠中，調(diào)節(jié)pH使其在3～5 min內(nèi)快速凝膠，通過非超臨界干燥途徑制得摻雜TiO2粉末的SiO2氣凝膠.TiO2以粉末顆粒形式夾雜在SiO2氣凝膠中，且分布極不均勻.鑒于純TiO2氣凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差，用非超臨界干燥技術(shù)制備同時(shí)具有高比表面積、雙連續(xù)孔道、多層次孔結(jié)構(gòu)以及均一、小孔徑等優(yōu)異性能的塊狀SiO2／TiO2氣凝膠的研究至今少有報(bào)道.本實(shí)驗(yàn)通過調(diào)節(jié)硅鈦比來有效調(diào)控SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的表面形貌及微觀孔道結(jié)構(gòu)，探討了復(fù)合氣凝膠樣品的雙連續(xù)孔道形成機(jī)理，并進(jìn)一步表征了氣凝膠的孔性質(zhì).

1　實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)用主要原料

鈦酸丁酯（TnBT），分析純試劑；正硅酸乙酯（TEOS），分析純試劑；聚乙二醇（PEG），分析純試劑；無水乙醇，分析純試劑；去離子水.

1.2 SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的制備

由于正硅酸乙酯的水解速度比鈦酸丁酯要慢得多，將正硅酸乙酯、鈦酸丁酯直接與乙醇、水、催化劑等混合，鈦酸丁酯易先水解并形成沉淀，得到分布不均勻的SiO2／TiO2凝膠，因此，需分別制備硅、鈦溶膠.

1.2.1 TiO2醇溶膠的制備

將10 mL鈦酸丁酯與20 mL無水乙醇混合均勻得到溶液A；將3 mL醋酸、3.5 mL二次蒸餾水及等量無水乙醇混合均勻得到溶液B.在強(qiáng)烈攪拌下，將溶液B逐滴加入溶液A中，鈦酸丁酯水解得到TiO2溶膠.將此溶膠密封后室溫陳化24 h.1.2.2 SiO2醇溶膠的制備

在攪拌條件下，將1 g PEG溶于鹽酸水溶液中，繼續(xù)攪拌使PEG溶解均勻，然后，添加25 mL TEOS，在室溫下繼續(xù)攪拌獲得均勻SiO2溶膠.陳化，加入4.6 mL環(huán)氧丙烷（PO），將此溶膠密封后置于40℃烘箱中待用.

1.2.3 SiO2／TiO2氣凝膠的制備

在劇烈攪拌下，將上述制備得到的SiO2溶膠和TiO2溶膠充分均勻混合，并加入1.5 mL甲酰胺，在PH為3.0～3.5條件下得到SiO2／TiO2醇凝膠.將SiO2／TiO2醇凝膠在60℃下先用無水乙醇浸泡，以置換除去醇凝膠中多余的水份，然后，用正硅酸乙酯的乙醇溶液和無水乙醇重復(fù)以上操作；最后將浸泡處理的SiO2／TiO2醇凝膠在70℃烘箱中干燥即得SiO2／TiO2氣凝膠樣品.

1.3 表征方法

采用掃描電子顯微鏡（JSM－6060SJEOL公司，日本）分析試樣斷面的微觀形貌.利用X射線粉晶衍射儀（DMAX－RA公司，日本）分析試樣氣凝膠的晶型結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸.用傅里葉紅外光譜儀（Paragon1000公司，美國）分析氣凝膠的化學(xué)鍵合.采用壓汞（Poremaster 60－GT，Quantachrome公司，美國）分析試樣的大孔孔徑分布.用氮吸附－脫附裝置（BELSORP mini II，Bel公司，日本）分析試樣的吸附－脫附等溫線，并通過Brunauer?Emmett?Teller（BET）和Barrett?oyner?Halenda （BJH）模型分別計(jì)算所測試樣的比表面積和孔徑分布.

2　結(jié)果與討論

2.1 不同硅鈦比對SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

硅、鈦醇鹽水解速率差異極大，以共水解方法無法制備均勻的多組分凝膠，本文采用分相法制備硅溶膠，溶膠凝膠法制備鈦溶膠，通過化學(xué)方法（交聯(lián)反應(yīng)）在溶膠凝膠過程中平行的引入相分離，再混合均勻得到SiO2／TiO2復(fù)合醇凝膠的方法.制備過程中通過控制溶膠體系的硅鈦比、水含量、陳化時(shí)間、溫度、pH等影響因素，使凝膠化時(shí)間足夠長，以保證復(fù)合凝膠形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).添加干燥控制化學(xué)添加劑甲酰胺有助于控制溶膠凝膠反應(yīng)過程，使膠體粒子粒徑分布更加均勻.

圖1是硅鈦摩爾比分別為4.5∶1、3∶1、1.5∶1、1.5∶2、1.5∶3的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠在500～4 000 cm－1波數(shù)范圍內(nèi)的FTIR光譜圖.460、800和1 100 cm－1處的吸收峰分別是Si—O—Si鍵的彎曲振動峰，對稱和不對稱伸縮振動峰；2 900 cm－1處是—CH3基團(tuán)的振動吸收峰，—CH3基團(tuán)的存在是濕凝膠硅烷化作用所致，說明SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠呈現(xiàn)疏水性.1 570 cm－1處是Ti—O—Ti鍵的振動吸收，且隨著硅含量的減少，峰型越來越明顯.950 cm－1處的吸收峰是Ti—O—Si鍵的吸收峰，Ti—O—Si鍵的形成主要發(fā)生在TiO2和SiO2納米顆粒之間，表明引入Ti后，Ti—O和Si—O鍵共存并形成Ti—O—Si鍵，形成無定形網(wǎng)絡(luò)［16］.上述結(jié)果表明，本法制備的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠樣品的物化性能與TiO2和SiO2兩者簡單地機(jī)械結(jié)合的產(chǎn)物不同.

圖1　不同硅鈦摩爾比的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠FTIR光譜圖

GAO等［17］還提出在復(fù)合氧化物中，TiO2與SiO2顆粒間的聚合主要依靠Ti—O—Si鍵和范德華力.Ti—O—Si鍵含量的多少是判斷TiO2和SiO2顆粒是原子間混合還是分子間分散的主要依據(jù).雖然二者均含有一定比例的Ti—O—Si鍵，但當(dāng)TiO2與SiO2以原子間混合形式結(jié)合時(shí)，SiO2的含量通常較高，為n（Si）／n（Ti）＞7.5或質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于85%.在本文體系中，復(fù)合氣凝膠中的n（Si）／n（Ti）比都小于4.5，且本文所用的SiO2醇溶膠和TiO2醇溶膠均是預(yù)先制備好并分別靜置陳化24 h，可近似認(rèn)為Ti（OC4H9）4、Si（OC2H5）4及其水解產(chǎn)物間的縮聚反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行得比較完全，在形成復(fù)合凝膠之前TiO2和SiO2膠粒已基本形成，可以確定最終獲得的SiO2／TiO2氣凝膠中TiO2與SiO2小顆粒的結(jié)合只能以分子間分散為主.因此，凝膠的形成主要是TiO2和SiO2溶膠顆粒表面OH相互作用的結(jié)果，作用方式主要有氫鍵結(jié)合及羥基間縮聚結(jié)合.在TEOS和TnBT溶膠凝膠體系中，主要發(fā)生如圖2所示水解縮聚反應(yīng)及酯化反應(yīng).

圖2　TEOS和TnBT溶膠凝膠體系中的水解縮聚反應(yīng)及酯化反應(yīng)

圖3為不同n（Si）／n（Ti）的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠經(jīng)800℃熱處理2 h后的XRD譜圖.

圖3　SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠經(jīng)800℃熱處理后的XRD譜圖

理論上500～700℃是從銳鈦礦型向金紅石型轉(zhuǎn)化的溫度范圍，而所有樣品煅燒到800℃均沒有出現(xiàn)金紅石相，這說明引入SiO2后，TiO2由銳鈦礦型向金紅石型轉(zhuǎn)化更加困難，其相轉(zhuǎn)變溫度會有不同程度的提高.此外，樣品經(jīng)800℃高溫煅燒后的XRD譜圖極其彌散，存在少量衍射峰，這些峰與銳鈦礦晶型TiO2的特征衍射峰一致，說明樣品中的SiO2為無定形，而TiO2主要以無定形存在，同時(shí)具有少量銳鈦礦型.隨著Si含量的增加，銳鈦礦相TiO2衍射峰逐漸減弱.這是由于SiO2的存在會干擾Ti原子的排列，抑制其晶型轉(zhuǎn)變，使銳鈦礦相TiO2晶型的出現(xiàn)需要更長時(shí)間和更多能量.隨Si含量的減少，這種抑制效果逐漸減弱，樣品出現(xiàn)了銳鈦礦相TiO2衍射峰.Si含量較高時(shí)，SiO2主要形成復(fù)合氣凝膠的網(wǎng)絡(luò)骨架，TiO2分布其中，SiO2和TiO2達(dá)到分子水平混合.煅燒溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致復(fù)合氣凝膠發(fā)生燒結(jié)、多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞甚至坍塌，造成比表面積和孔體積驟然減小，最終導(dǎo)致吸附性能急劇下降.不同硅鈦比的樣品XRD譜圖中均未出現(xiàn)新的特征衍射峰，也沒有峰位置的移動，說明沒有新的物相形成，此結(jié)果與IR測試結(jié)果相吻合［18］.

2.2 不同硅鈦比下SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的組織形貌及雙孔道結(jié)構(gòu)形成機(jī)理

圖4為常壓干燥下不同n（Ti）／n（Si）的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的SEM照片，可以看出：SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由幾十納米的骨架顆粒交聯(lián)構(gòu)成，內(nèi)部充滿空隙，其孔徑約2～13 nm；隨著Si含量的增加，復(fù)合氣凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸密集.其中硅鈦摩爾比為4.5∶1的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠多孔結(jié)構(gòu)相對密集；硅鈦摩爾比為1.5∶2、1.5∶3的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠結(jié)構(gòu)相對疏松，孔結(jié)構(gòu)細(xì)小而均勻；硅鈦比為1.5∶1的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠具有明顯雙連續(xù)孔道結(jié)構(gòu)，比表面積高，同時(shí)孔狀結(jié)構(gòu)清晰，機(jī)械性能高.

圖4　常壓干燥下不同n（Si）／n（Ti）的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的SEM照片

本文推測復(fù)合氣凝膠樣品的雙連續(xù)孔道形成機(jī)理如圖5所示.

圖5　分相過程中的雙連續(xù)孔道形成機(jī)理示意圖

SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，實(shí)質(zhì)上是分相與溶膠凝膠轉(zhuǎn)變過程間相互競爭的結(jié)果.通常，分相形成的雙連續(xù)相是一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，若此結(jié)構(gòu)未得到及時(shí)固化，在表面張力的驅(qū)動下體系會發(fā)生Ostwald熟化過程，連續(xù)的兩相會向著具有最小表面張力的球形顆粒轉(zhuǎn)變.若分相產(chǎn)生雙連續(xù)兩相的同時(shí)，平行發(fā)生溶膠凝膠過程，則這種雙連續(xù)孔道結(jié)構(gòu)將得以保留固定；含有較多溶劑的一相在后續(xù)干燥過程中會隨著溶劑相的揮發(fā)，形成連續(xù)的孔道結(jié)構(gòu).若溶膠凝膠轉(zhuǎn)變過程相對于分相過程發(fā)生的很遲，則分相形成的兩相直到轉(zhuǎn)變?yōu)榍蝾w粒才被固化，樣品最終形貌即是球顆粒堆積狀；反之，若溶膠凝膠轉(zhuǎn)變過程相對于分相過程發(fā)生的很早，則分相過程來不及充分進(jìn)行，最終形成少孔的板狀結(jié)構(gòu).

圖6是SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的SEM照片.研究發(fā)現(xiàn)：SiO2在SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠中起網(wǎng)絡(luò)骨架作用，硅含量直接影響凝膠的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).

圖6　不同倍數(shù)下硅鈦摩爾比為4.5∶1（（a）～（c））和1.5∶1（（d）～（f））的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的SEM照片

硅含量高（硅鈦摩爾比為4.5∶1）時(shí)形成密集的硅網(wǎng)絡(luò)，抑制網(wǎng)絡(luò)中TiO2顆粒的長大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增大，復(fù)合氣凝膠孔徑小，結(jié)構(gòu)緊密.硅含量低時(shí)硅鏈彼此分開，沒有足夠的硅粒子來抑制鈦粒子的團(tuán)聚，使網(wǎng)絡(luò)中的鈦晶粒逐漸長大，復(fù)合氣凝膠孔徑增大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變差，在干燥過程中部分孔道坍塌，比表面積降低；只有二者以適當(dāng)比例（硅鈦摩爾比為1.5∶1）結(jié)合時(shí)才會綜合各自特點(diǎn)，形成具有明顯雙連續(xù)孔道結(jié)構(gòu)，孔徑均勻、結(jié)構(gòu)疏松、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度好的復(fù)合氣凝膠.

圖7是不同硅鈦摩爾比的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的熱重曲線.

圖7　不同硅鈦比的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠樣品的熱重曲線

由圖7可得具有不同硅鈦比的氣凝膠樣品具有相似的失重溫度，而失重的總量隨硅含量的增加而逐漸減少.圖7中曲線a、b、c氣凝膠的失重總量分別為26.02%、29.78%和30.94%.第一個(gè)失重階段發(fā)生在40～100℃，歸因于物理吸附在納米顆粒表面的有機(jī)物和水分的流失.失重的第二個(gè)階段發(fā)生在100～250℃，主要是由吸附的孔道中吸附的有機(jī)物和水分的流失所引起.失重第三階段發(fā)生在270～500℃，可以認(rèn)為是由孔道及粒子表面的羥基及有機(jī)物的分解造成的.由于納米孔道中的毛細(xì)管作用力以及溶劑分子，Si—OH和Ti—OH之間的氫鍵作用，溶劑的揮發(fā)溫度要高于本身的沸點(diǎn).不同樣品相似的失重溫度表明不同硅鈦比的氣凝膠具有相同種類的混合物，而不同的失重量則表明不同硅鈦比的氣凝膠樣品具有不同的有機(jī)物、水分及羥基含量，這一結(jié)果與氣凝膠微觀結(jié)構(gòu)的不同，特別是氣凝膠孔隙大小、密度以及結(jié)晶度的不同有關(guān).熱重曲線結(jié)果表明，隨著SiO2含量的增加，揮發(fā)性物質(zhì)逐漸減少，暗示了硅含量高的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠具有相對高的比表面積和更小的孔道結(jié)構(gòu).

圖8分別為SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的N2吸脫附等溫線和孔徑分布圖.圖8中吸附等溫線均為IV型，屬于典型的介孔吸附等溫線，這說明不同硅鈦比的氣凝膠內(nèi)部都含有介孔結(jié)構(gòu)和大孔結(jié)構(gòu)的共存，這一結(jié)果與超臨界干燥法所制備的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的十分相似.

圖8　不同硅鈦比的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠樣品的N2吸附－解吸等溫線（a）及孔徑分布圖（b）

當(dāng)硅鈦比為3∶1、1.5∶1、1.5∶3時(shí)，3個(gè)樣品的比表面積分別為712.2，501.3和524.1 m2／g，相應(yīng)的平均孔徑分別為3.36，9.42和13.53 nm.該結(jié)果證明本法能夠有效降低濕凝膠中液體表面張力以及顆粒與液體之間的界面張力作用，可以實(shí)現(xiàn)常壓下制備高比表面積和孔體積的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠.SiO2含量越高，形成的骨架越密實(shí)穩(wěn)定，使得復(fù)合氣凝膠的高雙連續(xù)孔道結(jié)構(gòu)在N2吸脫附過程中得以保存，因而測得的比表面積也越大.3個(gè)樣品的孔徑分布圖說明了不同硅鈦比的氣凝膠是以介孔為主，同時(shí)含有部分微孔及大孔的多層次孔結(jié)構(gòu)材料，有利于氣凝膠吸附性能的提高.

3　結(jié)論

采用本文方法制備的SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠具有Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si結(jié)構(gòu).其中，SiO2起到網(wǎng)絡(luò)骨架作用，鈦顆粒均勻附著在硅骨架上.這種復(fù)合結(jié)構(gòu)使SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠具有更大比表面積、更高的熱穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度.硅含量直接影響凝膠的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).當(dāng)硅鈦摩爾比為1.5∶1時(shí)，形成具有均勻雙連續(xù)孔道結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度好的復(fù)合氣凝膠.隨Si含量的增加，TiO2晶粒尺寸明顯減小，TiO2結(jié)晶度不斷降低，SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的比表面積大幅增加，平均孔徑減小.SiO2／TiO2復(fù)合氣凝膠的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，實(shí)質(zhì)上是分相與溶膠凝膠轉(zhuǎn)變過程間相互競爭的結(jié)果.只有分相與溶膠凝膠過程平行發(fā)生，雙連續(xù)孔道結(jié)構(gòu)才得以固化，含有溶劑較多的相在干燥過程中因溶劑相揮發(fā)而形成連續(xù)孔洞.

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（編輯 呂雪梅）

Synthesis and pore structure of porous SiO2／TiO2composite aerogel

FU Yingyi1，DING Xingeng1，MENG Cheng1，DOU Tianjun2，YANG Hui1

（1.Department of Materials Science and Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China；2.China Academy of Engineering Physics，Mianyang 621900，China）

Abstract：In order to prepare SiO2／TiO2composite aerogels with high specific surface area and multi?level pore structure under ambient pressure drying，the porous SiO2／TiO2gel was synthesized via sol?gel process with phase separation using TEOS and TnBT as raw materials.Using the solvent replacement technique，SiO2／TiO2aerogels were prepared via a drying process at ambient pressure.The effects of silicon titanium content on microstructure were investigated.The as?prepared SiO2／TiO2aerogel is a composite mesoporous solid bulk formed by dispersed nano?SiO2and TiO2particles Ti—O—Ti bonds，Si—O—Si bonds and Ti—O—Si bonds are intertwined in this SiO2／TiO2aerogel，which make composite aerogels have smaller crystal size，higher specific surface area and better thermal stability.Structure change of the composite aerogel is the result of competition between split phase process and sol?gel process essentially.Proper silicon content can refine the structure TiO2／SiO2composite aerogels dramatically.The prepared SiO2／TiO2aerogels with a mole ratio n（Ti）∶n（Si）＝3∶1，have high specific surface area of 712.2 m2／g and small pore diameter of 3.36 nm.When mole ratio n（Ti）∶n（Si）＝1.5∶1，the prepared SiO2／TiO2aerogels not only have double continuous channel structure，high specific surface area，but also clear pore structure.

Keywords：drying process at ambient pressure；SiO2／TiO2composite aerogel；mole ratio n（Ti）∶n（Si）；microstructure；sol?gel；phase?separation

通信作者：丁新更，E?mail：msedxg＠zju.edu.cn.

作者簡介：傅穎怡（1989—）女，碩士研究生；丁新更（1977—），女，副教授，博士生導(dǎo)師；楊 輝（1962—）男，教授，博士生導(dǎo)師.

收稿日期：2014－05－26.

doi：10.11951／j.issn.1005－0299.20150201

中圖分類號：O648

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1005－0299（2015）02－001－07