SiO2气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构,且在孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米非晶固态材料。得益于其独特的纳米多孔结构和孔隙分布特征,SiO2气凝胶具有低密度、低导热系数、高孔隙率和高比表面积等优异的性能,是近年来最具应用前景的材料之一。然而,采用四烷氧基硅烷或水玻璃为前驱体制备的传统SiO2气凝胶的骨架纤细脆弱,气凝胶材料机械性能较差且遇水易失效,限制了其在各应用领域的推广与发展。因此,对传统SiO2气凝胶进行增韧改性以获得更佳的力学性能是SiO2气凝胶实现低成本制备和多场景应用的有效途径。针对传统二氧化硅气凝胶的本征脆性和亲水性两大缺点,本文基于采用富含疏水基团的三烷氧基硅烷和二烷氧基硅烷作为复合硅源,通过调控和复配两种硅烷的相对比例构建了低交联度的柔性硅氧网络,应用能耗低、危险性小的常压干燥技术制备了具有良好柔性和疏水性能的SiO2气凝胶。在此基础上,本文探究了初始组分中关键的催化剂、表面活性剂在制备过程中对气凝胶微观骨架形态以及材料性能的影响,并且分析了不同组分在气凝胶制备过程中的作用机理,为优化气凝胶的制备工艺提供了理论和实验依据。此外,探究了柔性气凝胶在海洋防污、废水处理领域的应用。以甲基三乙氧基硅烷（MTES）和二甲基二乙氧基硅烷（DMDES）为复合硅源,以水为溶剂,十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）为表面活性剂,乙酸和氨水为酸碱催化剂,通过溶胶-凝胶法,创新地使用常压干燥技术制备了兼具疏水性和柔性的MTES-DMDES型SiO2气凝胶。研究了DMDES和MTES相对摩尔比对气凝胶骨架形态和性能的影响,构建了柔性气凝胶网络骨架。通过调节MTES-DMDES型气凝胶制备过程中碱催化剂和表面活性剂的用量,实现了对MTES-DMDES型气凝胶结构和性能的调控。在制备得到的MTES-DMDES型气凝胶中,柔性最佳的MTES-DMDES型气凝胶的两种硅烷相对比例v（DMDES）:v（MTES）=1:2时,在应变为80%的单轴压缩测试中,最大应力低至0.259 MPa,水接触角最高达到161.5°,密度低至0.1146 g/cm~3。由于MTES-DMDES型气凝胶具有柔韧的骨架和良好的疏水性能,可应用于油水分离领域,对常见有机物氯仿的吸附量可达到14.46 g/g。进一步设计含有丰富的疏水基团的硅源或硅源组合作为前驱体优化气凝胶材料的性能。以乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）为单一硅源,在水溶剂体系下通过溶胶-凝胶法和常压干燥技术制备了具有柔性和疏水性能的块状VTES型气凝胶,VTES型气凝胶在单轴压缩测试中最大能承受50%的压缩应变,水接触角为144°;为了进一步增强气凝胶的柔性,创新地在前驱体内引入含有甲基的二甲基二乙氧基硅烷（DMDES）,以同样的合成工艺制备了具有良好柔性和疏水性能的VTES-DMDES型SiO2气凝胶。探究了关键初始组分对VTES-DMDES型气凝胶结构与性能的影响,并实现了对气凝胶结构与性能的调控。当v（DMDES）:v（VTES）=1:3时,气凝胶样品在单轴压缩试验中能够连续承受三次80%的压缩应变而不发生结构崩塌或破碎,最大应力仅有0.221 MPa,水接触角超过150°,表现出了良好的力学性能和疏水性能。研究了VTES-DMDES型气凝胶在模拟污水和海水环境中浸泡时间对有机溶剂的吸附能力的影响。实验结果表明,在24 h内,酸、碱溶液和盐溶液对气凝胶吸附能力的影响并不显著,因此VTES-DMDES型气凝胶在可应用于具有一定腐蚀性环境中的油水分离过程。