溶胶-凝胶技术及其应用ppt课件.ppt

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1、溶胶-凝胶技术原理及其应用主讲：黄剑锋ThemechanismandapplicationofSol-Geltechnique2003.9陕科大1.溶胶—凝胶技术的发展2.溶胶一凝胶技术的特点3.溶胶一凝胶法原料及合成4.溶胶一凝胶制备体积材料6.溶胶一凝胶制备薄膜材料5.溶胶一凝胶制备纤维7.溶胶一凝胶的特殊过程及应用1.溶胶—凝胶技术的发展1.1定义溶胶—凝胶技术是一种由金属有机化台物、金属天机化合物或上述两者混合物经过水解缩聚过程，逐渐凝胶化及相应的后处理，而获得氧化物或其它化合物的新工艺。溶胶一凝胶法起源于十八世纪，但由于干燥时间太长而没有引起人

2、们的兴趣．七十年代初德国科学家报道了通过金属醉盐水解得到溶胶，经过凝胶化得到多组分的凝胶，引起了材料科学界的极大兴趣．这被认为是溶胶—凝胶技术的真正开端．现代溶胶—凝胶技术的发展在于，得到凝胶材树干燥时间是以天来计算，而不象从前那样以年计算。1.2溶胶一凝胶法起源1.3.1早期：制备二氧化硅粉末1.3溶胶一凝胶法的最初研究情况研究结果：对球形的二氧化硅粉末有影响的主要工艺因素1）反应开始时的水量2）硅的醇盐的种类(甲基、乙基、戊基、酪基等)3）醇(甲基、乙基、丁基、戊基)混合使用．4）反应温度Metijevic及合作者通过这种方法制得一系列控制了颗粒大小

3、和形貌的胶体颗粒，包括：氧化物:TiO2，Fe2O3，Fe3O4，BaTi03，CeO2氢氧化物:A1OOH，FeOOH，Cr(OH)3碳酸盐:Cd(OH)CO3,CeO(CO3)2，Ce/YHCO3硫化物:CdS，ZnS金属:Fe，Ni，Co各种混合相或混合复合物:Ni,Co,Sr亚铁盐)，硫化物(Zn,Cd)S，徐层粒子Fe3O4与A1OOH，或者Cr(OH)3研究实例1.3.2中期：制备各种纳米级的粉末方法：通过控制酵盐的水解主要研究的纳米粉末有：TiO2,掺杂的TiO2ZrO2,掺杂稳定的氧化锆(Ba,Sr)Ti03堇青石粉末1.3.3发展期：制

4、备各种薄膜及涂层Dislich等人采用这种方法制备ITO抗反射膜和相关的复合物，用于改善玻璃的绝缘性质。M．Gratzel等人用这种方法制备出染料敏化Ti02薄膜，使敏化太阳能电他的研究取得了重大的进展．存在的最大问题：凝胶的干燥开裂开裂愈合1.3.4目前的各种新发展2）无机复合体积材料：复相功能微晶玻璃1）纳米晶体：amorphoustocrystalline（l）金属单质类复相微晶玻璃如金属单质Au,Ag等在SiO2玻璃中均匀析出形成的具有复相结构的材料，这类材料具有独特的光学性能和十导体特性，其在压敏、气敏等领域具有广泛的潜在应用。（2）氧化物半导

5、体类复相微晶玻璃以氧化物十导体如ZnO，CdO，FeO等过渡金属氧化物与玻璃复合而形成的复相结构，通常具有良好的电性能，这类材料在电压敏等方面有着广阔的应用前景。（3）化合物半导体类复相微晶玻璃以CdS，PbS，CdTe，Zn1-xCdxS，CdxHgxTe等11－IV族化合物，以及AlP等Ill－V族化合物半导体与玻璃复合，形成的一类新型精细复合功能材料、这些材料在非线性光学、光致发光、场致发光等领域具有优良的性能和良好的应用前景。（4）铁电体类复相微晶玻璃以PZT等高介电常数的铁电相与玻璃相复合，形成具有铁电性能的复合功能材料，这些材料具有良好的介电

6、频率和介电温度特性，它对研究铁电体的尺寸效应，对制备高性能电介质材料和厚膜浆料等方面具有重要的理论和实用价值。（5）铁氧体类复相微晶玻璃将MnFe2O4，NiFe2O4，ZnFe2O4，BiFeO3等铁磁相和玻璃相复合，形成具有铁磁性的功能材料，其在磁光控制、吸波材料、微波器件等方面具有重要的应用前景。（6）其它类复相微晶玻璃将光变色晶相与玻璃复合形成的光致变色复相微晶玻璃，甚至将光变色染料、激光染料等有机功能相与玻璃相复合，形成性能优良的非线性光学材料；将有生物活性的功能晶相与玻璃相复合甚至将生物酶与玻璃相复合形成生物复相微晶玻璃使无机界与生物界联系起

7、来，有可能开辟一个全新的新材料领域。复相玻璃陶瓷的溶胶凝胶制备方法1）原位析晶法2）通过外界扩散引入反应析晶法利用凝胶结构的多孔性，将外界组分在一定条件下引入孔内与凝胶中活性组元反应。3）液相包覆法该方法是将制备好的功能相微粉用可形成玻璃相的先体溶胶进行包覆，然后进行陶瓷工艺的制备过程，从而获得复相微晶玻璃结构。这种方法克服了传统的玻璃粉和陶瓷粉机械混合法的缺陷，在原位析晶法不易得到纯净晶相时，仍有一定的优势。其缺点是制备陶瓷微粉尤其是纳米微粉较困难。3）有机—无机复合材料：杂化材料（l）直接将可溶性聚合物嵌入到无机网络中这是用Sol-Gel制备聚合物／

8、无机物纳米复合材料最直接的方法。（2）嵌入的聚合物与无机网络有共价键作用在制备1