第四章 杂化纳米复合材料ppt课件.ppt

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1、第四章杂化纳米复合材料ξ1基本概念杂化纳米复合材料是通过溶胶-凝胶技术制造的。化合物溶液溶胶凝胶热处理氧化物溶胶-凝胶技术の概念溶胶-凝胶技术の发展历史正硅酸乙酯水解形成的SiO2呈玻璃态。①19世纪中叶化学家、玻璃学家等分别通过溶胶-凝胶技术制备出了各自的研究对象，核化学家利用溶胶-凝胶技术制备了核燃料，避免了危险粉尘的产生。②20世纪30～70年代③20世纪80年代溶胶-凝胶技术发展的高峰时期。发展了胶体溶胶-凝胶过程、无机聚合物溶胶-凝胶过程、复合溶胶-凝胶过程等3种主要溶胶-凝胶技术，合成了许多可工业化的溶胶-凝胶前驱

2、体。用溶胶-凝胶技术将有机功能分子或聚合物掺入到无机网络中，可克服陶瓷、玻璃的缺陷，形成有机聚合物改性无机陶瓷、玻璃的有机-无机杂化材料。将无机组分引入到有机聚合物中，制备了无机-有机基杂化材料，可克服聚合物易老化和热稳定性差的缺点。溶胶-凝胶技术の特点在以溶胶-凝胶技术制备纳米复合材料的同时，应充分认识到：真正做到对复合材料超细微结构的控制、分子水平设计，并且使制备出的复合材料具有很大的重复性和可靠性，仍有大量的工作要做。以溶胶-凝胶技术制备杂化纳米复合材料，应着重基础理论的研究、加强溶胶-凝胶过程机理的认识，从微观上认识和

3、控制溶胶-凝胶过程，从宏观上设计和制造可重复的均一的功能性复合材料。杂化纳米复合材料の前景ξ2分散体系与溶胶基本概念の分散体系分散质在某个方向上的线度介于1～100nm时的分散体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1nm～1000nm之间的粒子归入胶体范畴。基本概念の胶体基本概念の溶胶分散介质为液态牛奶、墨水、含水原油分散介质为气态汽车尾气分散介质为固态分散质的粒子直径＜1nm（10-9m）的分散系基本概念の溶液缔合溶胶憎溶胶溶胶の主要研究领域分子溶胶（亲液溶胶）溶胶主要研究领域の亲液溶胶聚合物在溶液中呈分子无规

4、线团状态存在，线团与溶剂之间没有清晰的界面。溶解分散过程是一个自发过程，整个体系是热力学稳定体系。分子溶胶在纳米材料和杂化纳米复合材料的制备中应用较广泛。溶胶主要研究领域の缔合溶胶表面活性剂分子在溶液中形成胶束，进而构成所谓的微乳液或液晶，也是热力学稳定体系。溶胶主要研究领域の憎溶胶分散质与分散介质之间存在明显界面的体系，是由微小的固体颗粒悬浮分散在液相中构成，分散颗粒不停地进行布朗运动，属于多相热力学不稳定体系。溶胶の制备溶胶制备の方法溶胶制备の条件溶胶制备の条件分散质与分散介质具有一定的界面分散质在分散介质中不溶或仅有较低

5、的溶解度分散质在分散介质中可溶解分散质和分散剂没有明显的界面分散质在分散介质中仅有较小的溶解度凝聚法：由分子或离子凝聚而成将硫的丙酮溶液滴入90℃左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的水溶胶。溶胶制备方法分散法：用机械、化学等方法使固体的粒子变小可以将纳米微粒在强力机械作用下，或在超声波作用下，在有机化合物中可以形成溶胶。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，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。光学性质电学性质溶胶の

6、性质溶胶的稳定性为溶胶高度分散性和不均匀性的反映。当光线入射到溶胶体系时，有部分能自由通过，另一部分被吸收、反射或散射。如果分散质的大小在胶体范围内，则发生明显的散射现象，这种现象就成为丁达尔效应。溶胶性质の光学性质丁达尔效应的解释光线照射到粒子时反射散射丁达尔效应就是光的散射现象真溶液有丁达尔效应吗？由于溶胶粒子大小一般不超过100nm，小于可见光波长（400nm～700nm），因此，当可见光透过溶胶时会产生明显的散射作用。而对于真溶液，虽然分子或离子更小，但因散射光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱，因此，真溶液对光的散

7、射作用很微弱。所以说，胶体能有丁达尔现象，而溶液没有，可以采用丁达尔现象来区分胶体和溶液。清晨，在茂密的树林中，常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱。类似这种自然界的现象，也是丁达尔现象。这是因为云，雾，烟尘也是胶体，只是这胶体的分散剂是空气，分散质是微小的尘埃或液滴。溶胶因溶质质点的性质、结构以及聚集状态不同，对光的吸收也有所不同，因而使溶胶表现出不同的颜色。溶胶的颜色是被吸收可见光的补色光。不同溶胶的呈色情况表名称吸收光呈色金溶胶吸收500～600nm的绿光绿色的补色－红色AgCl均匀吸收白色AgBr、AgI只吸收蓝光黄色

8、或深黄色银溶胶的颜色与粒径大小的关系银粒径/nm透射光侧面光10～20黄蓝25～35红暗绿35～45红紫绿50～60蓝紫黄70～80蓝棕红胶粒因带电而具有电动现象溶胶性质の电学性质水性介质胶粒带电的原因胶粒本身的电离硅溶胶在弱酸性或碱性条件下，因硅胶粒电离而荷负电胶粒的吸附胶