溶膠-凝膠法的基本概念

1、溶膠－凝膠法的基本概念膠體（colloid）是一種分散相粒徑很小的分散體系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之間的相互作用主要是短程作用力。溶膠（Sol）是具有液體特征的膠體體系，分散的粒子是固體或者大分子，分散的粒子大小在1～1000nm之間。凝膠（Gel）是具有固體特征的膠體體系，被分散的物質(zhì)形成連續(xù)的網(wǎng)狀骨架，骨架空隙中充有液體或氣體，凝膠中分散相的含量很低，一般在1％～3％之間。溶膠－凝膠法的基本概念簡單的講，溶膠－凝膠法就是用含

2、高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。溶膠－凝膠法的基本概念－溶膠與凝膠的結(jié)構(gòu)比較溶膠－凝膠法的發(fā)展歷程1846年法國化學(xué)家J.J.Ebelmen用SiCl4與乙醇混合后，發(fā)現(xiàn)在濕空氣中發(fā)生水解并形成了凝膠。

3、20世紀(jì)30年代W.Geffcken證實用金屬醇鹽的水解和凝膠化可以制備氧化物薄膜。1971年德國H.Dislich報道了通過金屬醇鹽水解制備了SiO2B2OAl2O3Na2OK2O多組分玻璃。1975年B.E.Yoldas和M.Yamane制得整塊陶瓷材料及多孔透明氧化鋁薄膜。80年代以來，在玻璃、氧化物涂層、功能陶瓷粉料以及傳統(tǒng)方法難以制得的復(fù)合氧化物材料得到成功應(yīng)用。溶膠－凝膠法的基本原理溶劑化：M(H2O)nz=M(H2O)n1

4、(OH)(z1)H水解反應(yīng)：M()nxH2O=M(OH)x()nxxROHM(OH)n縮聚反應(yīng)失水縮聚：MOHHOM=MOMH2O失醇縮聚：MHOM=MOMROH溶膠－凝膠法的基本原理－水解反應(yīng)機理溶膠－凝膠法的基本原理－縮聚反應(yīng)機理溶膠－凝膠法的工藝過程溶膠－凝膠法常用測試方法測定前驅(qū)物金屬醇鹽的水解程度（化學(xué)定量分析法）測定溶膠的物理性質(zhì)（粘度、濁度、電動電位）膠粒尺寸大?。?zhǔn)彈性光散射法、電子顯微鏡觀察）溶膠或凝膠在熱處理過程中發(fā)

5、生的物理化學(xué)變化（XRD、中子衍射、DTA－TG）反應(yīng)中官能團(tuán)及鍵性質(zhì)的變化（紅外分光光度計、拉曼光譜儀）溶膠、凝膠粒子中的結(jié)構(gòu)（GC－MS）固態(tài)物體的核磁共振譜測定M－O結(jié)構(gòu)狀態(tài)存在殘留小孔洞存在殘留的碳較長的反應(yīng)時間有機溶劑對人體有一定的危害性溶膠－凝膠法的未來1994年7月在美國加利福尼亞的圣地亞哥舉行的關(guān)于Sol－Gel光子學(xué)的會議上，展示了三種很有前途的產(chǎn)品：西班牙的D.Levy小組演示了液晶顯示器。愛爾蘭的B.D.MacCr