《溶胶凝胶法》PPT课件

《《溶胶凝胶法》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、溶胶凝胶法介绍优点：比较容易控制成核,容易控制颗粒的化学组成、形状及大小,添加的微量成分和组成较均匀。缺点：极易引入杂质(如部分阴离子等),造成所得粉体纯度不够。液相法是在液相中合成陶瓷材料，又称湿化学法、溶液法等。溶胶-凝胶法沉淀法水解法喷雾法水热法液相法1.溶胶—凝胶法(sol-gel)溶胶—凝胶法是60年代发展起来的一种制备玻璃、陶瓷等无机材料的新工艺。其基本原理是：将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。纳米颗粒醇盐有机溶液溶胶凝胶蒸馏水水解缩合蒸发高温煅烧将一种或

2、几种盐均匀分散在一种溶剂中，使它们成为透明状的胶体，即成溶胶(sol)。将溶胶在一定条件下（温度、酸碱度等）进行老化处理，得到透明状的冻状物即称凝胶(gel)。溶胶-凝胶法可精确控制各组分的含量，使不同组分之间实现分子/原子水平上的均匀混合，而且整个过程简单，工艺条件容易控制。溶胶、凝胶和沉淀物的区分溶胶（Sol）是由孤立的细小粒子或大分子组成，分散在溶液中的胶体体系。凝胶（Gel）是一种由细小粒子聚集而成三维网状结构的具有固态特征的胶态体系。(1)溶胶的制备有两种方法制备溶胶先将部分或全部组分用适当沉淀剂先沉淀出来，经解凝，使原来团聚的沉淀

3、颗粒分散成原始颗粒。因这种原始颗粒的大小一般在溶胶体系中胶核的大小范围，因而可制得溶胶。通过对沉淀过程的仔细控制，使首先形成的颗粒不致团聚为大颗粒而沉淀，从而直接得到胶体溶胶。溶胶中含大量的水，凝胶化过程中，使体系失去流动性，形成一种开放的骨架结构。一是化学法，通过控制溶胶中的电解质浓度；二是物理法，迫使胶粒间相互靠近，克服斥力，实现胶凝化。(2)溶胶—凝胶转化由醇盐法制备氧化物凝胶骨架示意图(3)凝胶干燥一定条件下(如加热)使溶剂蒸发，得到粉料．干燥过程中凝胶结构变化很大。通常是以金属有机醇盐为原料，通过水解与缩聚反应而制得溶胶，并进一步缩

4、聚而得到凝胶。经加热去除有机溶液得到金属氧化物超微粒子金属醇盐的水解和缩聚反应可分别表示为：(i)化学均匀性好。由于溶胶—凝胶过程中，溶胶由溶液制得，故胶粒内及胶粒间化学成分完全一致。（ⅱ）高纯度：粉料(特别是多组份粉料)制备过程中无需机械混合。(ⅲ)颗粒细：胶粒尺寸小于0.1μm。溶胶—凝胶法的优缺点（ⅳ）该法可容纳不溶性组分或不沉淀组分。不溶性颗粒均匀地分散在含不产生沉淀的组分的溶液，经胶凝化，不溶性组分可自然地固定在凝胶体系中。不溶性组分颗粒越细，体系化学均匀性越好。(v)烘干后的球形凝胶颗粒自身烧结温度低，但凝胶颗粒之间烧结性差，即体

5、材料烧结性不好。(ⅵ)干燥时收缩大。两种工艺对比示意图硅酸乙脂水解制取的氧化硅小球2.沉淀法包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂(如OH-，C2O42-，CO32-等)后，或于一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出，并将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去，经热分解或脱水即得到所需的氧化物粉料．(1)共沉淀法含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，所有离子完全沉淀的方法称共沉淀法。(i)单相共沉淀：沉淀物为单一化合物或单相固溶体时，称为单相共沉淀。例如，在Ba，Ti的硝酸盐溶液中加入草酸沉淀剂后，形成了单相化

6、合物BaTiO（C2H2）2·4H20沉淀；这种方法的缺点是适用范围很窄，仅对有限的草酸盐沉淀适用。(ⅱ)混合物共沉淀如果沉淀产物为混合物时，称为混合物共沉淀。溶液中不同种类的阳离子不能同时沉淀，各种离子沉淀的先后与溶液的pH值密切相关．Zr，Y，Mg，Ca的氯化物溶入水形成溶液，随pH值的逐渐增大，各种金属离子发生沉淀的pH值范围不同，上述各种离子分别进行沉淀，形成了水、氢氧化锆和其它氢氧化物微粒的混合沉淀物。(2)均相沉淀法一般的沉淀过程是不平衡的，但如果控制溶液中的沉淀剂浓度，使之缓慢地增加，则使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个

7、溶液中均匀地出现，这种方法称为均相沉淀。通常是通过溶液中的化学反应使沉淀剂慢慢地生成，从而克服了由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性，结果沉淀不能在整个溶液中均匀出现的缺点。这种方法是利用一些金属有机醇盐能溶于有机溶剂并可能发生水解，生成氢氧化物或氧化物沉淀的特性，制备细粉料的一种方法。此种制备方法有以下特点(i)采用有机试剂作金属醇盐的溶剂，由于有机试剂纯度高．因此氧化物粉体纯度高。(ⅱ)可制备化学计量的复合金属氧化物粉末。(3)金属醇盐水解法(i)金属与醇反应碱金属、碱土金属、镧系等元素可以与醇直接反应生成金属醇盐和氢。M十n

8、ROH一M(OR)n十n/2H2其中R为有机基团，如烷基—C3H7，—C4H9等，M为金属，Li，Na，K，Ca，Sr，Ba等强正电性元素在惰性气氛下直接溶于醇而制