ゾル-ゲル法による多成分系エアロゲルの作製とキャラクタリゼーション

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エアロゲルは、ゾル-ゲル法で作製したゲルを超臨界乾燥することによって得られる気孔率90%以上の極めて密度の小さい多孔質体であるが、これまではおもにシリカ単成分のみの研究が行われ、多成分系のゲルを容易に作製できるというゾル-ゲル法の特徴を活かした多成分系のエアロゲルの作製はほとんど報告されていない。本研究は、ゾル-ゲル法によって作製したSiO_2-Al_2O_3 2成分系ゲルを超臨界乾燥させることによってエアロゲルを作製し、その特性を評価することを目的として行ったものである。得られた成果を以下に示す。1.Al_2O_3成分の原料としてAl(O-Bu)_3用いる際、加水分解速度を制御するためにアセト酢酸エチルによって化学修飾することが効果的であった。この化学修飾されたAl-アルコキシドの加水分解挙動を調べたところ、ゲル化点においても約70%のアセト酢酸エチルが配位したままであることがわかった。2.化学修飾されたAl(O-Bu)_3とテトラエトキシシランを原料とし、溶媒としてイソプロピルアルコールを用いてウェットゲルを作製した。このウェットゲルを、270℃、12MPaの条件で超臨界乾燥を行うことによって、エアロゲルを作製することができた。このエアロゲルは、半透明、密度約0.17g/cm^3、収縮率約20%であった。3.種々のSi/Al=0.2付近で極大を示すことがわかった。Si/Al=0.17の場合、800℃で432m^2/g、1000℃で296m^2/gという値が得られ、高温で熱処理しても大きな比表面積を維持していることがわかった。4.窒素吸着法によって細孔分布を求めたところ、100-200A程度の比較的大きな細孔が多く存在することがわかった。