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Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research 10/2020

01.10.2020 | Research paper

Thermal stability and pyrolysis characteristics of MTMS aerogels prepared in pure water

verfasst von: Zhi Li, Yan Zhang, Siqi Huang, Xiaoxu Wu, Long Shi, Qiong Liu

Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research | Ausgabe 10/2020

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Abstract

Silica aerogel (SA) is a nanoporous material and has attracted increasing attention in the field of thermal insulation in recent years. In this work, the thermal stability and pyrolysis characteristics of the methyltrimethoxysilane (MTMS) silica aerogel (MSA) prepared in pure water were investigated experimentally. The MSA shows a high thermal stability with the onset and peak temperature (Tonset and Tpeak) about 417 °C and 476 °C, respectively, in the pyrolysis process. The oxidation kinetics reveals that the pyrolysis of MSA can be divided into three stages with the average apparent activation energy (E) of each stage being 382.8 kJ/mol, 364.4 kJ/mol, and 328.9 kJ/mol, respectively. The pre-exponential factor (A) has the same tendency with the E. The TG-FTIR analysis demonstrates that the CO2 and H2O are the main volatiles during the pyrolysis process and all of them increase against the temperature. It is further observed that the production of CO2 presents a linear increase, and the H2O shows an obvious two-stage form along with the temperature. Compared with other hydrophobic SAs, the MSA has a larger Tonset and Tpeak and much larger E, indicating better thermal safety. The research outcomes provide a technical guide to analyze the thermal pyrolysis of hydrophobic SA and put a new insight to reduce their thermal hazards, which is beneficial to the development of higher-performance nanoporous silica aerogels for the thermal insulation field.

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Literatur
Zurück zum Zitat Kistler SS (1932) Coherent expanded-aerogels. J Phys Chem 1(36):52–64CrossRef Kistler SS (1932) Coherent expanded-aerogels. J Phys Chem 1(36):52–64CrossRef
Zurück zum Zitat Meador MAB, Weber AS, Hindi A, Naumenko M, McCorkle L, Quade D, Vivod SL, Gould GL, White S, Deshpande K (2009) Structure−{property} {relationships} in {porous} 3D {nanostructures}: {epoxy}-{cross}-{linked} {silica} {aerogels} {produced} {using} {ethanol} as the {solvent}. ACS Appl Mater Interfaces 1(4):894–906. https://doi.org/10.1021/am900014zCrossRef Meador MAB, Weber AS, Hindi A, Naumenko M, McCorkle L, Quade D, Vivod SL, Gould GL, White S, Deshpande K (2009) Structure−{property} {relationships} in {porous} 3D {nanostructures}: {epoxy}-{cross}-{linked} {silica} {aerogels} {produced} {using} {ethanol} as the {solvent}. ACS Appl Mater Interfaces 1(4):894–906. https://​doi.​org/​10.​1021/​am900014zCrossRef
Metadaten
Titel
Thermal stability and pyrolysis characteristics of MTMS aerogels prepared in pure water
verfasst von
Zhi Li
Yan Zhang
Siqi Huang
Xiaoxu Wu
Long Shi
Qiong Liu
Publikationsdatum
01.10.2020
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Nanoparticle Research / Ausgabe 10/2020
Print ISSN: 1388-0764
Elektronische ISSN: 1572-896X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11051-020-05062-8

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