《溶胶与凝胶技术》PPT课件

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1、溶胶/凝胶技术基本名词术语粗分散系：分散相粒子大于100nm，凭肉眼或普通显微镜能看到分散相的颗粒。由于分散相颗粒较大，足以阻止光线通过，所以是混浊不透明的；同时易受重力的作用而沉降，因此是不稳定的。属于这类分散系的有悬浊液(固体分散于液体)和乳浊液(液体分散于液体)。分子(离子)分散系：分散相粒子小于1nm，溶液属于这类分散系。为了和其他分散系区别，往往称其为真溶液。因为分散相颗粒很小，不能阻止光线通过，所以这类分散系是透明的，也是稳定的，长时间放置也不会被破坏。胶体分散系：分散相粒子大小在1~100nm之间的分散系称为胶体分散系，简称胶体。固态分散相分散于液态分散介质中所形成的分散系，称为

2、胶体溶液，简称为溶胶。其分散相粒子称为"胶粒"。基本名词术语前驱物(precursor):所用的起始原料金属醇盐(metalalkoxide):有机醇-OH基上的H为金属所取代,结合形式为C-O-M胶体（colloid）是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之间的相互作用主要是短程作用力,粒子大小通常在1~5nm之间溶胶(sol):胶体溶液,是分散系中保持固体物质不沉淀的胶体,分散的粒子是固体或者大分子,分散介质主要是溶液凝胶(gel):冻胶,溶胶失去流动性后,一种富含液体的半固态物质,粒子呈半固态的网状体,具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空

3、隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在1％～3％之间基本名词术语与溶液的区别:溶质+溶剂=溶液分散相+分散介质=溶胶(分散系)分类:乳胶:分散相亲近分散介质悬胶:分散相疏远分散介质丁达尔现象分散相与介质种类：分散相分散介质分散介质示例液体固体气体液体固体液体气体气体气体液体液体液体固体固体雾烟泡沫牛乳胶态石墨矿石中的液态夹杂物矿石中的气态夹杂物胶凝方法胶凝方法：改变温度：冷却胶凝：明胶或琼脂在水中受热溶解，其溶液冷却后一方面分散相的溶解度下降，另一方面分散颗粒相互联结而形成凝胶。加热胶凝：2％的甲基纤维素水溶液升温至50～60oC时发生胶凝；蛋白质溶液受热胶凝，蛋清蛋白溶液受热时，

4、由球形分子转变成纤维状分子，纤维状分子的有序排列和交联使蛋白质凝固转换溶剂：用分散相溶解度较小的溶剂替换溶液或溶胶中原有的溶剂可以使体系胶凝。如，高级脂肪酸钠的水溶液加入乙醇可以使溶液胶凝，固体酒精就是利用这个原理制造的提高分散相浓度也可以形成凝胶。胶凝方法加电解质：溶胶是否向凝胶发展，决定于胶粒间的作用力是否能够克服凝聚时的势垒作用。因此，增加胶粒的电荷量，利用位阻效应和利用溶剂化效应等，都可以使溶胶更稳定，凝胶更困难；反之，则更容易形成凝胶化学反应：硅酸凝胶、硅铝凝胶、BaSO4凝胶等，如：Ba(SCN)2(饱和)+MnSO4（饱和）BaSO4（凝胶）低浓度，得到溶胶中等浓度，得到沉淀影

5、响凝胶作用的物理化学因数影响凝胶作用的物理化学因素：溶剂：溶剂的蒸汽压催化剂金属化合物：不同的原料金属盐会影响凝胶作用，溶解度以及结构上的差别在胶凝控制和凝胶结构上也引起不同，但系统研究尚缺乏温度稳定剂水解的水量溶胶凝胶法制备材料基本工艺化学试剂液相水解缩合溶胶凝胶干凝胶气凝胶干燥脱溶剂溶胶粒子聚焦成键溶胶/凝胶法采用的原料原料一般分为五种:金属化合物,水,溶剂,催化剂,添加剂原料各类实例作用金属化合物金属醇盐M(OR)n[Si(OC2H5)4,PO(OC2H5)3]溶胶/凝胶法最合适的原料,提供金属元素金属乙酰丙酮盐Zn(COCH2CH3)2金属醇盐的替代物金属有机酸盐Zn(CH3coo)2

6、,Ba(Hcoo)2金属醇盐的替代物水水解反应的必需原料溶剂甲醇,乙醇,丙醇,丁醇(溶胶溶剂的主要溶剂)乙二醇,环氧乙烷,三乙醇胺,二甲苯等(溶解金属氧化物)溶解金属氧化物,调制均匀溶胶催化剂及螯合物盐酸,p-甲苯磺酸,乙酸,琥珀酸,马来酸,硼酸,硫酸,硝酸,醋酸,氨水,氢氧化钠,EDTA和柠檬酸等金属化合物的水解催化或螯合作用添加剂水解控制剂乙酰丙酮控制水解速度分散剂聚乙烯醇(PVA)溶胶分散作用干燥开裂控制剂乙二酸草酸,甲酰胺,二甲基酰胺,二氧杂乙烷抑制凝胶开裂溶胶凝胶过程的主要反应水-金属盐体系的水解反应水-金属盐体系的水解:Mn++nH2OM(OH)n+nH+水-金属醇盐体系的水解:M

7、(OR)n+xH2OM(OH)xORn-x+xROH(RO)3Si-OR+H2O(RO)3Si-OH+ROH溶胶的缩聚反应2(RO)n-1MOH(RO)n-1M-O-M(ORn-1)+H2Om(RO)n-2M(OH)2[M(OR)n-2]m+mH2O干燥过程导致凝胶组织构造破坏的作用力导致凝胶开裂的因素：毛细压力:当凝胶蒸发干燥时,固液界面由高能量的固气界面所代替,系统要达到稳定状态,液体将由体相