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、高化學活性組分的化合物作前驅體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學反應，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)絡結構的凝膠，凝膠網(wǎng)絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結固化制備出分子乃至納米亞結構的材料。溶膠－凝膠法的基本概念－溶膠與凝膠的結構比較溶膠－凝膠法的發(fā)展歷程1846年法國化學家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)方法難以制得的復合氧化物材料得到成功應用。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：M()nxH2O=M(OH)x()nxxROHM(OH)n縮聚反應失水縮聚：MOHHOM=MOMH2O失醇縮聚：MHOM=MOMROH溶膠－凝膠法的基本原理－水解反應機理溶膠－凝膠法的基本原理－縮聚反應機理溶膠－凝膠法的工藝過程溶膠－凝膠法常用測試方法測定前驅物金屬醇鹽的水解程度（化學定量分析法）測定溶膠的物理性質（粘度、濁度、電動電位）膠粒尺寸大?。蕪椥怨馍⑸浞?、電子顯微鏡觀察）溶膠或凝膠在熱處理過程中發(fā)

5、生的物理化學變化（XRD、中子衍射、DTA－TG）反應中官能團及鍵性質的變化（紅外分光光度計、拉曼光譜儀）溶膠、凝膠粒子中的結構（GC－MS）固態(tài)物體的核磁共振譜測定M－O結構狀態(tài)存在殘留小孔洞存在殘留的碳較長的反應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于Sol－Gel光子學的會議上，展示了三種很有前途的產品：西班牙的D.Levy小組演示了液晶顯示器。愛爾蘭的B.D.MacCr