胶体在材料制备中的应用

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1、胶体在材料制备中的应用摘要：胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。胶体化学在材料的制备中有着举足轻重的意义。在纳米材料的制备方法里，微乳液法、溶胶■凝胶法、胶体模板法都是不可或缺的制备方法。本文中着重对微乳液法、溶胶■凝胶法和胶体模板法进行详细介绍、制备机理以及影响因索。关键词：胶体材料制备微乳液法溶胶凝胶法胶体模板法1.胶体化学1.1胶体的定义胶体(Colloid)又称胶状分散体(colloidaldispersion)是一种均匀混合物,在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。分散的一部分是由微小

2、的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在lnm-100nmZ间的分散系。胶体是一种分散质粒了直径介于粗分散体系和溶液Z间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。⑴1.2胶体化学的发展历程胶体化学的历史是从1861年开始的，创始人是英国科学家ThomasGraham,首先捉岀品体和胶体的概念，如溶胶、凝胶、胶溶、渗析、离浆等。1903年，Zsigmondy(德)发明了超显微镜，肯定了溶胶的多相性，从而明确了胶体化学是界面化学。⑵胶体化学从19世纪下半叶到20世纪40年代发展迅速，有关胶体的界面性质、动力性质、光学性质、电性质、流变性以及稳定性的基本规律相继得以揭示，这

3、对解决溶胶、乳状液、小乳状液、微乳状液、泡沫以及凝胶的形成、稳定以及破坏有着重要的指导意义。胶体化学是研究胶体分散体系的物理化学性质的一门学科。它不仅与工农业生产有着紧密的关系，而且与生命科学密切相关。⑶2.材料制备的概念及基本方法材料是一切事物的物质基础。从科学技术的发展历史看，一种崭新技术的实现，往往需要崭新材料的支持。材料技术的发展趋势Z—是尺度向越来越小的方向发展。以前组成材料颗粒，其尺寸都在微米量级，而现在出现了向纳米尺度发展的材料。由于颗粒极度细化，且微粒的排列越來越不规则，使得材料的某些性能发生截然不同的变化。⑷在纳米材料备受重视的今天，许多的制备方法得以面

4、世和推广。其中广受注目的冇：气体蒸发法、高能球磨法、震动磨法、化学沉积法、水解法、溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液法、化学气相沉积法和凝聚法。⑸值得一提的是，胶体化学在材料的制备中冇着举足轻重的意义。在纳米材料的制备方法里，微乳液法、溶胶•凝胶法、胶体模板法都是不可或缺的制备方法。1.胶体在材料制备中的应用3.1微乳液法3.1.1微乳液法的简介微乳液最初是由Hoa讶口Schulman于1943年提岀的，⑹它通常是由水、油、表而活性剂和助表而活性剂四组分组成的一种分散相具冇分布均匀、透明、各向同性的热力学稳定体系。根据微乳液体系中油，水比例及其微观结构•可以将其分为正向的水包油

5、(0/W)和反向的油包水(W/0)两种类型。O/W型微乳液是曲水连续相、油核及表面活性剂与助表面活性剂组成的界面膜三相构成；而W/O型微乳液则由油连续相、水核及表面活性剂与助表面活性剂组成的界面膜三相构成。每种类型的微乳液体系屮都含冇粒径大小在10-100nm单分散的小液滴。⑺这种纳米尺度的小液滴不仅为纳米粒了的合成提供了反应的空间，而且所合成的粒了也被限制在这种纳米空间内，这就是微乳液口J以作为纳米反应器的原因。⑻微乳液体系屮的界面张力通常约为10-2mN/mo因此，粒子很小，约为10-lOOnm,且粒子太小均匀，分散度高.所以，微乳液法是近十儿年来兴起的一种制备纳米粒

6、了的一种新型方法。且具有实验装置简单，易丁操作，粒度可控等特点，正引起人们的重视。⑼3.1.2微乳液法的制备机理根据各个组分的性质，选择适合的微乳体系配制微乳液，进行沉淀反应。沉淀反应的方式通常冇3种：(1)两份分别增溶有反应物的微乳液混合。［⑼(2)-种反应物在増溶的水核内，另一种反应物以水溶液的形式直接加入微乳液中。〔11】(3)—种反应物在增溶的水核内，另一种反应物为气体。［叨此外，述冇一种新的沉积方法，将硅溶胶引入到微乳液屮。［⑶此方法操作简单，分离容易，负载完全。同时微乳液与固相溶解及反应的制备方式也取得了较好效果。I⑷当纳米催化剂生成后，分离提取的方法很关键。

7、颗粒型载体催化剂与液相的分离比较简单-，无载体型催化剂和粉体载体型催化剂与液相的分离则复杂得多。目前主要有沉淀■灼烧法、沉淀•洗涤法、烘干■洗涤法及絮凝•洗涤法。从微乳液屮分离出来的纳米催化剂一般述处在钝态，需要进行焙烧活化。在热处理过程中，随处理温度和时间的变化，催化剂颗粒大小会受到影响。因此需要在适当的温度下热处理纳米催化剂以使其保持良好的颗粒结构、大小及活性。在催化剂热处理过程中升温速率不宜过快，以免有机溶剂的存在而出现积炭。［⑸3.1.3影响微乳液法制备纳米粒子的因素影响微乳液法制备纳米粒了的因素主要是：(1)水核半径