凝胶附一 溶胶-凝胶法.ppt

文档介绍：溶胶-凝胶法及其应用
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基本概念
发展历程
基本原理和工艺过程
常用测试方法
应用举例
优势,缺陷
未来
目录
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溶胶-凝胶法的基本概念
溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体,
在液相下将这些原料均匀混合,
进行水解、缩合化学反应,
在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,
溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,
凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂。
凝胶经过干燥、烧结固化制备出亚微米、纳米结构的材料。
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溶胶-凝胶法的基本概念
溶胶
无固定形状
固相粒子自由运动
凝胶
形状固定
固相粒子按一定网架结构固定, 不能自由移动
这种特殊的网架结构赋予凝胶很高的比表面
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发展历程
溶胶-凝胶过程最早起始于十七世纪中叶
,
发现在湿空气中发生水解并形成了凝胶。
主要使用在陶瓷、玻璃材料的制备过程。
这些早期的研究发现:
在酸性条件下,正硅酸乙酯Si(OC2H5)4 (TEOS)水解
会得到玻璃态(glass-like)的SiO2材料,
从粘性的凝胶可以---→抽丝出纤维;
制作出透镜;
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然而,需要极长时间(往往一年以上)进行干燥
如果快速加热干燥,硅凝胶就会断裂、粉化,
因此,从技术角度,没有太大的意义。
。
1950s-1960s,使用sol-gel方法制备了多种新型, 用传统的方法难以获得的Al、Si、Ti、Zr氧化物陶瓷。
-B2O-Al2O3-Na2O-K2O多组分玻璃。
。
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溶剂化:
M(H2O)nz+=M(H2O)n-1(OH)(z-1)+H+
水解反应:
M(OR)n+xH2O=M(OH)x(OR)n-x+xROH--→M(OH)n
缩聚反应
失水缩聚:-M-OH+HO-M-=-M-O-M-+H2O
失醇缩聚:-M-OR+HO-M-=-M-O-M-+ROH
溶胶-凝胶法的基本原理
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溶胶-凝胶法的基本原理 -水解反应机理
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溶胶-凝胶法的基本原理-缩聚反应机理
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Gelation
heat
evaperation
溶胶-凝胶法的工艺过程
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