催化剂对溶胶-凝胶法制备的二氧化硅多孔薄膜结构的影响

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1、催化剂对溶胶-凝胶法制备的二氧化硅多孔薄膜结构的影响2013年5月日目录觀3翅i司4Abstract4Keywords-—1—刖目1•溶胶-凝胶法1.1溶胶-凝胶法的概念及基本原理1.1.1溶胶-凝胶法的概念……1.1.2溶胶-凝胶法的基本原理•1.2溶胶-凝胶法的工艺方法1.3溶胶-凝胶法优缺点2.实验部分2.1实验原料2.2实验设备2.3实验过程3.实验结果及分析3.1力n水量的讨论3.2催化机理讨论3.21酸的催化•88•9•91010101011111212133.22碱的催化4.辦仑15貌语18参^^献19卽射21催化剂对溶胶-凝胶法制

2、备的SiO2多孔薄膜结构的影响摘要近儿年来，有关二氧化硅多孔薄膜的性能表征及其制备的研究已成为材料和关领域的热点之一。在众多的材料相关应用屮，二氧化硅多孔薄膜作为光学材料和绝热材料的相关应用宥着非常重要的意义。本论文主要研究溶胶-凝胶工艺过程在酸性和碱性的催化条件下在硅基片上制备二铽化硅多孔结构薄膜，原料为正硅酸乙酯，乙二醇乙醚、乙醇、水等为溶剂，然后添加一定的有机添加剂，在酸碱催化条件下制备成二氧化硅溶胶，等到陈化后，用台式匀胶机在硅片上将胶体进行旋转涂覆成膜，然后放入60°C的真空干燥箱中继续老化后，将基片放入高温管式电阻炉中，通过人工控制开

3、温和降温速度來进行热处理，最盾得到成品。通过控制不同的实验条件而制备出各种结构和性能参数的薄膜，本论文主要研究分析催化剂对二铽化硅多孔薄膜结构的影响。二氧化硅凝胶在陈化过程屮发生了物理化学反应，使其结构和性能产生了变化。经过实验讨论分析之后得出：TEOS：H20=l：1.5时，使用溶剂浞合的方法，并用碱作为催化剂，用真空干燥箱使薄膜老化的速度加快，还耍用分段加热方法，最盾能获得符合耍求的二氧化硅多孔薄膜。本论文研究溶胶-凝胶法的重点是其催化机理。通过查阅资料，冇相关研究表明酸作为催化剂的体系，其水解反应速率远远小于缩聚反应，水解是由H30+的亲电

4、机理所引起的,缩聚反应在水解反应进行之前就己经开始，并形成了Si-0-Si键，生成分子较小的聚合物，而且交联度较低。而以碱作为催化剂的体系，水解反应是由0H-的亲核取代引起的,其水解反应的速度大于聚合反应的速度，且水解比较完全，这时主要由缩聚反应控制形成凝胶，最后形成大分+聚合物，并具冇较高交联度。研究表明，以酸催化所获得的干凝胶透明，结构致密，呈网状结构，而以碱催化所得干凝胶结构比较疏松，凝胶半透明甚至不透明，呈多孔状结构。本文通过分析催化剂对溶胶-凝胶法制备多孔SiO2薄膜结构的影响，优化了工艺过程，能制备出符合各种耍求的二氧化硅多孔薄膜，可

5、在民用、军用等领域的应用起到重要作用。关键词：Si02薄膜；催化剂；溶胶-凝胶法；结构CatalystforpreparationofporousmembranestructureofSiO2sol-gelAbstractInrecentyears，thepreparationofporousSiO〗filmandperformancecharacterizationoftheresearchhasbecomeoneofhotspotsinthefieldofrelatedmaterials.Inmanyapplications,theporou

6、sSi02filmastheinsulationmaterialhasextremelyimportantsignificanceofapplicationofporousSi02filmasthethermalinsulationlayer,usedforblockinglayerpyroelectricthermaldiffusioninthesiliconsubstrate.Thispaperadoptsthesol-gelprocessinacidicandalkalineconditionsofpreparationofporousst

7、ructureonasiliconsubstrateSi02film，withethylorthosilicate(TEOS)asrawmaterial,ethanol，glycolether，isopropanolandwaterasthesolvent，addingsomeorganicadditives，undertheconditionofalkalicatalystpreparationSi()2sol-gel,agingofgelwithdesktopandgluemachinerotatecoatingfilmonsiliconwa

8、fers，vacuumdryingovenat60°Ctoaging，finallythroughtheartificialintell