SiO₂气凝胶是一类轻质介孔材料，具有超低密度、高孔隙率、高比表面积和低热导率等特点，在许多领域具有潜在的应用前景。传统上，SiO₂气凝胶的制备多采用超临界干燥工艺，但超临界干燥工艺复杂、成本高，而且有一定的危险性。为了实现SiO₂气凝胶的大规模生产以及在诸多领域的实际应用，研究低成本常压干燥工艺制备SiO₂气凝胶非常必要。本文分别以工业硅溶胶、水玻璃和工业废渣粉煤灰为原料，通过常压干燥工艺制备了疏水的介孔SiO₂气凝胶，研究确定了常压干燥工艺中对水凝胶进行一步溶剂交换-表面改性处理的工艺路线；以正硅酸乙酯为原料，通过常压干燥工艺制备了疏水的SiO₂气凝胶薄膜；利用红外光谱（FT-IR）、差热-热重分析（DTA-TG）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和BET吸附等手段对气凝胶的表面基团、热稳定性、微观形貌和结构进行了研究；利用紫外／可见（UV／VIS）分光光度计等初步分析了SiO₂气凝胶对水中甲基橙和三氯甲烷等有机溶剂的吸附性能，以及气凝胶对硫酸庆大霉素药物的吸附和释放性能。以工业硅溶胶和水玻璃为硅源，用乙醇／三甲基氯硅烷／庚（己）烷（EtOH／TMCS／Heptane（Hexane））溶液对SiO₂水凝胶进行处理，在常压干燥条件下合成了疏水的介孔SiO₂气凝胶，分析了EtOH／TMCS／Heptane（Hexane）溶液对水凝胶进行一步溶剂交换-表面改性的机理，并对EtOH／TMCS／Heptane（Hexane）和TMCS／HMDSO（六甲基二硅醚）两种改性工艺得到的SiO₂气凝胶的性质进行了比较，探讨了热处理对SiO₂气凝胶的微观形貌、疏水／亲水性、比表面积和孔分布影响。结果表明，用EtOH／TMCS／Heptane（Hexane）对水凝胶进行改性处理更有利于获得大块的低密度SiO₂气凝胶，所合成的SiO₂气凝胶为轻质介孔固体，呈现出海绵状结构，密度0.128～0.197g／cm³，最可几孔直径7～18 nm，比表面积559～699m²／g，孔隙率91％-94％，孔隙分布均匀。在150～450℃温度范围内，随热处理温度升高，气凝胶的比表面积、孔体积和孔径逐渐增大；经500℃热处理后，孔体积有所减小，但比表面积达到最大值，气凝胶由疏水性完全转变为亲水性。以正硅酸乙酯为硅源，采用溶胶-凝胶法，通过三种不同的工艺常压干燥制备了SiO₂气凝胶薄膜，分析了不同工艺对薄膜结构性质的影响，结果表明，三种工艺均能够获得疏水性较好的SiO₂气凝胶薄膜，涂膜后进行溶剂交换-表面改性的制备工艺能够获得高可见光透过率的气凝胶薄膜。以工业废渣粉煤灰为原料，对制备多孔轻质SiO₂气凝胶及超细粉进行了研究，研究了由粉煤灰制备SiO₂气凝胶的两种工艺过程。工艺Ⅰ为：由粉煤灰制得水玻璃后，用硫酸催化得到水凝胶，用去离子水浸泡水凝胶一定时间，再经EtOH／TMCS／Hexane改性和常压干燥后可以制得SiO₂气凝胶超细粉体；随去离子水浸泡时间延长，所得气凝胶的纯度增加，粒度分布范围变窄。工艺Ⅱ为：由粉煤灰制得水玻璃后，首先经过离子交换树脂交换，然后再经胶凝、EtOH／TMCS／Hexane改性和常压干燥，可得到微观形貌和孔分布接近于由工业水玻璃制得的SiO₂气凝胶，比表面积635.19m²／g，最可几孔直径6.67nm。研究了气凝胶对水中染料甲基橙和有机物质三氯甲烷等的吸附性能，经450℃热处理的亲水性SiO₂气凝胶对甲基橙有较高的吸附能力，但亲水性气凝胶在空气中放置一段时间后其吸附性能会有所下降；疏水性气凝胶能够高效吸附三氯甲烷等有机溶剂，吸附后气凝胶的高比表面积和高孔隙率特点不会发生明显变化，因此，疏水性SiO₂气凝胶可以多次反复使用，在水的净化和有机物质吸附方面应用前景广阔。研究了SiO₂气凝胶对硫酸庆大霉素的吸附和释放性能，气凝胶的亲水／疏水性程度对药物的吸附和释放性能有重要影响，在450～500℃之间，随热处理温度升高，SiO₂气凝胶对硫酸庆大霉素的吸附能力增强，载药量增加；经500℃处理的SiO₂气凝胶能够均匀吸附药物，吸附载药率可达122.42％，并且具有均匀的药物释放效果。