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《溶胶凝胶法的技术进展和展望.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、.溶胶-凝胶法的技术进展和展大连理工大学化工学院摘要：溶胶-凝胶法是一种条件温和的材料制备方法,文章简述了Sol-Gel法的基本原理和主要步骤。研究了工艺过程的影响因素，总结溶胶－凝胶法的优缺点。结果表明，水的加入量、温度、醇盐的滴加速度、反应液的pH都会影响溶胶-凝胶法的产品质量。溶胶－凝胶法可制得的材料主要有以下几大类型：单晶、纤维材料、涂层和薄膜材料、超细粉末材料及复合材料等，有很大的发展前景。关键词：溶胶-凝胶法；原理；影响因素；应用；Abstract：Sol-gelmethodisamethodformaterialpreparat
2、ionundermildcondition.Inthispaper,basicprinciplesofsol-gelmethodandthemainsteparebrieflydescribed.Thepaperstudiedinfluencefactorofprocessofsol-gelmethodandgeneralizeditsadvantagesanddisadvantages.Resultsshowedtheadditionamountofwater,thedropping-speedofalkoxide,thepHofreact
3、ionsolutionallaffectedontheproductqualityofsol-gelmethod.Sol-gelmethodcouldpreparesomematerials:singlecrystal,fibermaterial,coating,filmmaterial,superfinepowdermaterial.Sol-gelmethodhadgooddevelopmentprospects.Keyword：Sol-gelmethod；principles；influencefactor；application；1.引
4、言 溶胶-凝胶法(Sol-Gel法,简称S-G法)就是以无机物或金属醇盐作前驱体,教育资料.在液相将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化,胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。溶胶-凝胶法初始研究可追溯到1846年,Ebelmen等用SiCl4与乙醇混合后,发现在湿空气中发生水解并形成了凝胶,这一发现当时未引起化学界和材料界的注意。直到20世纪30年代,Geffcken等证实用这种方法,可以
5、制备氧化物薄膜。1971年德国Dislich报道了通过金属醇盐水解得到溶胶,经胶凝化,再在923～973K的温度和100N的压力下进行处理,制备SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O-K2O多组分玻璃,引起了材料科学界的极大兴趣和重视[1]。80年代以来,溶胶—凝胶技术在玻璃、氧化物涂层、功能陶瓷粉料,尤其是传统方法难以制备的复合氧化物材料、高临界温度(Tc)氧化物超导材料的合成中均得到成功的应用[2]。1.溶胶-凝胶法的基本原理所用的起始原料(前驱物)一般为金属醇盐，也可用某些盐类、氢氧化物、配合物等，其主要反应步骤都是前驱物溶于溶剂(水
6、或有机溶剂)中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚集成1nm左右的粒子并组成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶。其最基本的反应如下。2.1溶剂化能电离的前驱物－金属盐的金属阳离子Mz+吸引水分子形成溶剂单元(M(H2O)n)z+(z为M离子的价数)，为保持它的配位数而具有强烈的释放H＋的趋势。(M(H2O)n)z+→(M(H2O)n－1(OH))(z-1)++H＋2.2水解反应非电离式分子前驱物，如金属醇盐M(OR)n(n为金属M的原子价，R代表烷基)，与水反应，反应可延续进行，直至生成M(OH)n。M(OR)n＋xH2O→
7、M(OH)x(OR)n-x+xROH2.3缩聚反应可分为失水缩聚：-M-OH+HO-M→M-O-M-+H2O失醇缩聚：-M-OR+HO-M→-M-O-M+ROH教育资料.1.溶胶-凝胶法的工艺过程Sol-Gel法的工艺过程如图1所示。图1 Sol-Gel法的工艺过程溶胶-凝胶法的化学过程根据原料不同可以分为有机工艺和无机工艺,根据溶胶-凝胶过程的不同可以分为胶体型Sol-Gel过程、无机聚合物型Sol-Gel过程和络合物型Sol-Gel过程,这些溶胶-凝胶过程的特征见表1。表1 不同溶胶-凝胶过程的特征教育资料.3.1溶胶的制备将金属醇盐或无
8、机盐经过水解、缩合反应形成溶胶，或经过解凝形成溶胶，该过程的主要影响因素有水的加入量、pH、滴加速度、反应温度等因素。3.1.1水的加入量水的加入量低于按化学计量关
