第01章 溶胶-凝胶原理及技术(前沿)ppt课件.ppt

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1、溶胶-凝胶原理及技术ThemechanismandtechniqueofSol-Gelprocess2014.3陕西科技大学第一章溶胶-凝胶法的基本概念和特点第二章溶胶-凝胶法采用的原料第三章溶胶-凝胶过程的主要反应第四章溶胶-凝胶法制备块体材料第五章溶胶-凝胶法制备的纤维材料第六章溶胶-凝胶法制备纳米粉体第七章溶胶-凝胶法制备有机-无机复合材料第八章溶胶-凝胶法制备薄膜及涂层材料序言溶胶-凝胶法材料液相制备化学溶胶凝胶法为什么要介绍这个方法？1传统材料的局限性金属，陶瓷，高分子，复合材料2纳米材料

2、的发展3功能材料的发展提出新的要求：纳米结构、微结构高度可控、纳米尺度复合……1什么是溶胶，什么是凝胶？2溶胶凝胶法的基本原理是什么？3有哪些影响因素，它们的影响规律又是如何？4溶胶凝胶法可以做哪些事情？中文定义：1）胶体的定义：分散相粒子的直径在1~100nm范围内的均匀分散系。2）胶体:人们把在显微镜下也观察不到的微小颗粒称为胶体颗粒。含有胶体颗粒的体系称为胶体体系。胶体化学就是研究这些微小颗粒分散体系的科学。备注：胶体颗粒的范围有人主张：1~100nm;也有人主张：1nm~1000nm(1μm

3、)广义地说，胶体就是两种互不相溶的介质宏观上相互分布均匀，微观上分布不均匀，不均匀的尺度在纳米与微米之间。冰激淋，油漆，化妆品，沙拉酱中哪些属于胶体？HagenDaaz冰淇淋为什么昂贵？1.研磨法用胶体磨将易碎的物质磨细至胶粒范围，若是柔韧性的物质，必须先用液氮硬化后再磨碎。图中所示的盘式胶体磨中，C和B是两片由坚硬合金制成的磨盘，以每分钟一万转的高速反向旋转，有很大的应切力。分散相，分散介质和稳定剂同时从A加入，经C和B盘磨细后从两者的狭缝中飞出，这样形成的胶粒可在1000nm之内。2.胶溶法将制

4、备过程中由于缺少稳定剂或由于过多电解质存在而暂时聚集在一起的胶体粒子重新分散制成溶胶称为胶溶法，这方法只适用于新鲜沉淀，如果沉淀老化后，小粒子已凝聚成大粒子，则无法再将它们用胶溶法重新分散。3.超声分散法超声分散法目前只用来制备乳状液。如图所示，将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管4中。样品管固定在变压器油浴中，在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，产生频率大于16000Hz的超声波，使样品管中的两个液相分散混合成乳状液。4.电弧法极间距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸

5、发，但立即被水冷却而凝聚成胶粒。5.化学反应法通过复分解反应，水解反应和氧化还原等化学反应使生成物呈饱和状态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。例如通过复分解反应制备As2S3溶胶；通过水解反应制水合氧化铁溶胶；用氧化还原反应制硫溶胶；用还原反应制金溶胶；用离子沉淀反应制卤化银溶胶等。6.更换溶剂法更换溶剂法是利用物质在不同溶剂中溶解度的很大差异来制备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。例如松香在酒精中溶解度大而在水中溶解度很小，将松香的酒精溶

6、液滴入水中可制备松香的水溶胶。同理，将硫的丙酮溶液滴入90℃左右的热水中，丙酮蒸发后可得到硫的水溶胶。7.蒸气骤冷法蒸气骤冷法是一种物理凝聚制备溶胶的方法。例如将汞蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。在罗金斯基等人的仪器中可制备碱金属的有机溶胶。如图所示，将金属钠放在管4中，苯放在管2中，管5中放液氮。先将体系抽真空，然后适当加热管2和管4，使金属钠和苯的蒸气同时在管5外壁凝聚，当除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸气熔化，在管3中可收集到钠的苯溶胶。1946年，J.J.Ebelman用SiCl4和

7、乙醇混合后，在湿空气中发生水解形成凝胶；20世纪30年代，W.Geffcken证实该方法就是金属盐的水解和胶凝化，可以制备氧化物薄膜，并制备得到SiO2薄膜；1962-1969年德国Schott玻璃公司的Dislich采用上述工艺，制备得到多组份氧化物透明薄膜，并发展了大尺寸玻璃复组份复层氧化物镀膜技术，形成多项专利技术及玻璃商用产品。该公司开发出遮阳玻璃后视镜和减反玻璃；1971年，德国的Dislich报道了金属醇盐水解得到溶胶，然后胶凝化，再于923-973k的温度和100N的压力下进行处理，制

8、备得到SiO2-Na2O-Al2O3-K2O-B2O3多组分玻璃，引起了材料学界的极大兴趣和重视；1975年，B.E.Yoldas和M.Yamane等仔细将凝胶干燥，制得了整块陶瓷材料和多孔透明氧化铝薄膜；20世纪80年代以来，成为无机材料合成中的重要方法。第一章溶胶-凝胶法的基本概念和特点一、溶胶-凝胶法基本名词术语1.前驱物(precursor)：溶胶凝胶技术所用的起始原料，一般为金属醇盐、金属乙酰丙酮盐和金属有机酸盐。2.金属醇盐(metalalkoxide)：