文档介绍：溶胶-凝胶合成
第一章
目录
溶胶-凝胶法发展历程
基本概念
溶胶-凝胶过程的基本原理
溶胶-凝胶工艺过程
溶胶-凝胶合成方法的适用范围
溶胶-凝胶合成方法应用举例
溶胶凝胶发展历程
溶胶-凝胶法的发展历程
1846年Ebelmen
发现凝胶
20世纪30年代
1971年Dislich制备了SiO2-B2O-Al2O3-Na2O-K2O多组分玻璃
1975年Yoldas 和 Yamane得到整块陶瓷和透明氧化铝膜
80年代后
玻璃、氧化物涂层
功能陶瓷粉料
复合氧化物陶瓷材料
重要化学合成方法
溶胶-凝胶基本概念
溶胶-凝胶法的基本概念
先驱体(前驱物)(Precursor):所用的起始材料。
金属醇盐(Metal alkoxide):有机醇-OH上的H被金属所取代
的有机化合物。
金属醇盐是有机金属化合物的一个种类,可用通式M(OR)n。来表示,其中M为金属元素,如 Si, Ti, Zr, Al, B等,烷基 R=CmH2m+1, n等于金属的离子价。
习惯上,常把正硅酸盐、正硼酸盐、正钛酸盐等称为烷基正酯,例如,硅乙醇盐 Si(OEt)4一般称为正硅酸乙酯( TEOS)。
迄今为止,周期表中的几乎所有金属元素都可被合成金属醇盐。
溶胶凝胶合成中常用的醇盐
阳离子
M(OR)n
阳离子
M(OR)n
Si
Si(OCH3)4
Si(OC2H5)4
Ge
Ge(OC2H5)4
Al
Al(O-iC3H7)3
Al(O-sC4H9)3
Zr
Zr(O-iC3H7)4
Ti
Ti (O-C3H7)4
Ti(OC4H9)4
Ti(OC5H7)4
Y
Y(OC2H5)3
B
B(OCH3)3
Ca
(OC2H5)2
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,并进行水解、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,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
溶胶-凝胶法的基本概念
溶解
前驱体
溶液
溶胶
凝胶
凝胶
水解
缩聚
老化
溶胶-凝胶法的基本过程