文档介绍：北方民族大学材料学院
选修实验结题报告(综合设计型)
题目: 溶胶凝胶法制备铁镍纳米复合氧化物粉末

一问题分析
1、实验目的
(1)、掌握溶胶凝胶法的基本原理。
(2)、运用溶胶凝胶法制备两种不同镍含量的铁镍纳米复合氧化物粉末。
(3)、比较柠檬酸和聚乙二醇两者做分散剂所得粉末的粒度和形貌。
(4)、运用X-射线衍射(XRD)分析仪分析所得粉末的物相组成,用激光粒度仪分析产物的粒度分布。
2、问题
(1)分析柠檬酸与聚乙二醇的选取对制备铁镍复合氧化物粉末的影响。
(2)分析柠檬酸与聚乙二醇用量对制备铁镍复合氧化物粉末的影响。
二原理与方法
1、实验原理
溶胶凝胶(Sol-gel)技术是二十世纪七十年代兴起的一门新技术,它是指金属有机(或无机)化合物经溶胶凝胶过程和热处理工艺形成固体氧化物或其它化合物的方法。它可以用来制备纳米粉体、纳米膜、纳米块体等多种纳米材料。其化学过程为:将易于水解的金属化合物(无机盐或醇盐)在某种溶剂中与水发生反应,经过水解与缩聚过程而逐渐凝胶化,再经干燥、烧结处理,得到所需的各种纳米材料。其过程如下:
溶胶水解和缩聚反应-溶胶化过程简述:
了解金属醇盐的水解、缩聚反应的机理,对掌握sol-gel法非常重要。金属醇盐的水解一般可表示为:
M(OR)n+xH2O→M(OH)x(OR)n-x+xROH
在溶胶到凝胶的转变过程中,水解和缩聚并非两个孤立的过程,醇盐一旦水解,失水缩聚和失醇缩聚也几乎同时进行,并生成M-O-M键,形成溶胶体系。
作为在低温和温和条件下制备粉体材料的重要方法,与其它化学法相比,溶胶凝胶技术有许多独特的优点:(1)材料均匀性好,化学成分可有选择性地掺杂。它能通过多种反应物的溶液混合,形成低粘度的溶液,可以在很短的时间内获得分子水平上的均匀性,为进一步反应提供了优质基体;(2)由于经过溶液反应步骤,很容易实现均匀而定量地掺入一些微量元素,实现分子水平上的均匀掺杂;(3)与固相反应相比,化学溶液反应将容易进行,仅需要较低的合成温度,而且设备简单,操作方便,能大大节约能源和设备投入;(4)溶胶-凝胶法适宜于在生产过程中采用新技术;(5)可以较方便的调整凝胶的微观结构。影响溶胶-凝胶材料结构的因素很多,包括前驱体、pH 值、溶剂、热处理条件等。通过对这些因素的调节,可以得到不同性质的具有特定微观结构的凝胶。
用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备纳米材料的具体技术和方法很多,归纳起来,按其溶胶凝胶的形成方式可分为传统胶体法、水解聚合法和络合物法三种,如图1-1所示:
Fine dense particle formation
Solution of precursors
Gelation
Complex species
Hydrolyzed species precursors
chemical addition
H2O
Catalyst
Polycondensation
complexing
agent
Reduced
pressure evaporation
pH adjustment
addition of electrolyte or
evaporation of liquid