天津大学胶体与表面化学课件第二章-2012-3.ppt

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1、第二章胶体的制备和性质PreparationandPropertiesOfColloid第一节胶体的制备和净化PreparationandPurification第二节溶胶的运动性质KineticProperties第三节溶胶、电性质和胶团结构第四节胶体的稳定性第五节胶体的外貌9/15/20211第一节胶体的制备和净化1、胶体的制备条件：(1)分散相在介质中溶解度极小(2)加稳定剂(Stableagent)，例:TiO2+油料=>油漆（+金属皂类）1).分散法(机械分散，电分散，超声波分散）:(1)胶体磨；（2）气流粉碎机；（3）电弧法；2、胶

2、体的制备方法9/15/20212(1)物理凝聚法：a.蒸气凝聚法；例：固态苯与钠,在真空下气化,到冷却的器壁上冷凝。b.过饱和法：改变溶剂法；例硫的酒精溶液倒入水中，形成硫在水中的溶胶冷却法：用冰骤冷苯在水中的饱和溶液，得到苯在水中的溶胶2）凝聚法(Aggregation)用化学或物理方法使分子或离子凝集成胶体粒子的方法叫凝聚法。9/15/20213A:还原法(单宁:Tannins，葡萄酒中所含有的二种酚化合物）B:氧化法C:复分解法（2）化学凝聚法：9/15/20214注：C-过饱和浓度，S-溶解度，D-溶质分子的扩散系数3、凝聚法原理溶胶粒

3、子大小,分散度:(V1/V2)（1）晶体形成速度V1=dn/dt=k1(c-s/s)（2）晶核成长速度V2=k2•D(c-s)9/15/20215注：当V1>>V2时，粒子分散度较大，形成溶胶；当V2>>V1时，粒子长大并产生沉淀。9/15/202164、溶胶的净化——采用“渗析(dialysis)”和“电渗析”(electrodialysis)9/15/202175、单分散溶胶(monodispersedsol)是指人们可以制取指定的胶粒尺寸、形状和组成皆相同的溶胶。1----半透膜；2---搅拌器；3---溶胶；4---铂电极；5---进

4、水管；6---出水管9/15/20218注：单分散溶胶制备方式(1)金属盐水溶液高温水解法：(0.8~4.0)*10-4moldm-3的KCr(SO4)2溶液在75oC下恒温老化26h,若溶液中存在SO42-与PO43-,则形成Cr(OH)3溶胶。9/15/20219(2)金属络合物高温水解法注：Fe、Co、Ni与Cu的单分散溶胶，不用甲醇还原PVA-聚乙烯醇RhCl3——Rh3+–PVA——Rh小粒子(粒径0.8nm)——(Rh原子)——Rh大粒子(粒径4.0nm)PVA形成络合物甲醇晶体生长还原作用9/15/202110A:Cd(C

5、lO4)2B:(NH4)2S以CdS胶粒为例：(3)微乳液法(Micro-emulsionmethod)——制单分散溶胶（sol）9/15/202111(4)溶胶—凝胶转变法（Sol-gel）FeSO4+KOH溶液混合得到Fe(OH)2凝胶,然后加入KNO3溶液(Fe2+温和氧化剂)，可以得到非常小的Fe3O4粒子。另外，r—Al2O3的制备：9/15/202112人们把肉眼看的见的物质体系叫宏观体系(macro-scopicsystem)，将原子与分子甚至更小的体系叫做微观体系（micro-scopicsystem），将宏观与微观之间的体系叫

6、介观体系（meso-scopicsystem）。6、超细颗粒(Ultra-fines，1-100nm)9/15/202113(1)超细颗粒的特性(a)比表面积大（平均粒径10~100nm，s=10~70m2/g）。优良的化学吸附和表面活性。100806040201020304050表面原子数总原子数×100%粒径/nmLa2NiO49/15/202114（b）容易形成团聚体（通常有机化改性降低表面能）（c）熔点低，比如，块状金（Au）熔点为1063oC，若粒径为2-5nm，熔点为300oC左右。（d）磁性强（e）光吸收强（几乎为黑色）（f）热导

7、性能好（超细粒子在低温和超低温下几乎没有热阻）9/15/202115(2)超细粒子的应用例如：化学工业、催化剂、电子工业、磁记录材料、传感器、医药和机械工业。(3)超细材料的制备（a）化学气相沉积　（CVD）ChemicalVaporizationDeposition9/15/202116（b）共沉淀法(Co-precipitation)9/15/202117（c）溶胶----凝胶的转变方法(Sol-gel)溶液1溶液2溶胶1溶胶2溶胶混和物pH温度凝胶混合物成型干燥纤维块材粉末纳米级的复合材料9/15/202118(d）溶剂蒸发法喷雾干燥法;

8、喷雾热分解法;冷冻干燥法：9/15/202119第二节溶胶的运动性质定义：在有浓度梯度存在时，物质粒子因热运动而发生宏观上的定向迁移，称为扩散。浓度梯