溶胶-凝胶法经过溶液→溶胶→凝胶→固化等工艺,可以大量制备亚微米的金属氧化物,得到的产物粒径分布很窄且颗粒形状均匀。 什么叫溶胶?
金属的无机化合物或有机化合物的颗粒(或团簇)聚合成尺寸约1nm~1000nm稳定的悬浮在一种连续介质中,称这种由不连续分散相与连续介质构成的体系为溶胶。 (对比:溶解物质的颗粒小于1nm称真溶液)
凝胶是由细小颗粒聚集而成的由三维网状结构和连续分散相介质组成的具有固体特征哦胶态体系,例如水凝胶(hydyogel)、醇凝胶(alcogel)、气凝胶(aerogel)。
利用水解、络合、加入电解质等方法可在溶液中产生微小颗粒,形成稳定的溶胶。
工艺示意图:
溶胶制备举例:
1、Fe(OH)3沉淀加入少量稀FeCl3工程塑料改性技术搅拌后转化为红棕Fe(OH)3溶胶。
2、香溶于酒精而不溶于水,先将松香溶于酒精再慢慢放入水中,形成松香的微颗粒,得到松香溶胶。
2HAuCl4+3HCHO(还原剂)+11KOH→2Au(溶胶)+3HCOOK+KCl+8H2O
硅酸酯 (HO)3Si-OR
在碱性介质中发生聚合反应(OH—对-OR的亲核取代反应)
在酸作用下,H3O+对-OR亲核取代反应
同时还会发生水解反应
以上反应可以同时进行,以Si原子为中心周围有15种可能的化学环境,即
智能商用豆浆机Si(OR)x(OH)y(OSi)z x+y+z=4
无机盐溶液的溶胶反应
金属离子带有高价的正电荷Mz+,或高的电荷密度,水溶液种存在H+,OH-,H3O+,在水溶液种发生水化反应。
-M—OH + —M—OH → —M—O—OH + H+
反应与溶液的pH值有紧密关系:
例如对于V5+,在不同pH值下形成不同的金属多聚体
pH=11时, V2O74-; pH=7时, V4O124-
控制团聚:对于无机盐体系,主要调节pH值;
对于有机醇盐,主要通过控制醇盐与水的反应。
Bgain例:
利用异丙醇铝与水反应制备高纯超细粉体。用户行为分析系统
还可以通过金属无机盐与柠檬酸或草酸反应水解形成络合物。
例:利用草酸盐制备BaTiO3介电材料
透风窗
升温脱水
胶体颗粒的悬浮与沉降
颗粒在介质中一般会受到范德华力、静电场作用、表面张力和重力等作用。
分散相在重力场作用下,设体积为V,密度为ρ,介质密度为ρ0
F=Fg(重力)-Fb(浮力)=V(sys8ρ-ρ0)g