SYNTHESIS AND MICROSTRUCTURE OF ZIRCONIA AEROGELS

Résumé
Des gels monolithiques transparents ont été préparés dans le système Zr(OC₃H₇)₄-CH₃COOH-C₃H₇OH, pour des rapports molaires acide acétique/ alcoxyde compris entre 2 et 3. Des aérogels, de densité variant de 100 à 1000 kg.m^-3 et de surface spécifique supérieure à 400.10³ m².kg^-1, ont été obtenus par évacuation hypercritique du solvant. L'utilisation d'acide acétique permet de contrôler la réaction d'hydrolyse-condensation, l'acide modifiant le n-propoxyde à l'échelle moléculaire et produisant de l'eau par une estérification lente du propanol. La microstructure des aérogels déterminée par diffusion centrale des rayons X permet de proposer un mécanisme de croissance de type monomère-cluster, en accord avec une cinétique lente d'hydrolyse.

Abstract
Transparent monolithic gels were prepared in the Zr(OC₃H₇)₄-CH₃COOH-C₃H₇OH system for acetic acid/ alkoxide ratios ranging from 2 to 3. Aerogels, with different densities (100-1000 kg.m^-3) and with surface areas higher than 400.10³ m².kg^-1, were obtained by hypercritical evacuation of the solvent from these wet gels. Use of acetic acid allows the control of the hydrolysis-condensation reaction because this acid modifies the propoxide at a molecular level and produces water by a slow esterification reaction. Aerogel microstructure. as determined by small angle X-ray scattering, justifies a monomer-cluster growth mechanism which agrees with a slow hydrolysis rate.