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溶膠-凝膠法
鎖定
- 中文名
- 溶膠-凝膠法
- 外文名
- Sol-gel method
- 前驅體
- 含高化學活性組分的化合物
- 提出時間
- 1846年
- 提出者
- 法國化學家J.J.Ebelmen
- 採用原理
- 縮聚反應等
溶膠-凝膠法簡介
1846年,法國化學家J.J.Ebelmen發現正硅酸酯在空氣中水解時會形成凝膠,從而開創了溶膠-凝膠(Sol-Gel)化學的新紀元。所謂溶膠-凝膠法是以金屬烷氧化物為先驅體,通過這種先驅體的水解與縮醇化反應形成溶膠,最後通過縮聚反應形成凝膠製品的一種方法。這是一種製備金屬氧化物材料的濕化學方法。由於該法在製備高分散性多組分材料(如多組分陶瓷、有機一無機雜化材料)方面所具有的獨特的優點,所以溶膠-凝膠化學,特別是過渡金屬醇鹽的溶膠-凝膠化學受到研究人員的廣泛重視
[2]
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溶膠-凝膠法發展歷史
1971年德國H.Dislich報道了通過金屬醇鹽水解制備了SiO2-B2O-Al2O3-Na2O-K2O多組分玻璃。
溶膠-凝膠法基本原理
溶膠-凝膠法化學過程
其最基本的反應是:
(1)水解反應:M(OR)n + xH2O → M(OH)x(OR)n-x + xROH
(2)聚合反應:-M-OH + HO-M- → -M-O-M- + H2O
-M-OR + HO-M- → -M-O-M- + ROH
從反應機理上認識,這兩種反應均屬於雙分子親核加成反應。親核試劑的活性、金屬烷氧化合物中配位基的性質、金屬中心的配位擴張能力和金屬原子的親電性均對該反應的活性產生影響。配位不飽和性定義為金屬氧化物總配位數與金屬的氧化價態數的差值,它反映了金屬中心的配位擴張能力
[2]
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溶膠-凝膠法分類
溶膠-凝膠法按產生溶膠凝膠過程機制主要分成三種類型:
溶膠-凝膠法優點
溶膠-凝膠法與其它方法相比具有許多獨特的優點:
(1)由於溶膠-凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液,因此,就可以在很短的時間內獲得分子水平的均勻性,在形成凝膠時,反應物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合。
(2)由於經過溶液反應步驟,那麼就很容易均勻定量地摻入一些微量元素,實現分子水平上的均勻摻雜。
溶膠-凝膠法方法缺點
溶膠-凝膠法也存在某些問題:
(1)所使用的原料價格比較昂貴,有些原料為有機物,對健康有害;
(2)通常整個溶膠-凝膠過程所需時間較長,常需要幾天或幾周;
(3)凝膠中存在大量微孔,在乾燥過程中又將會逸出許多氣體及有機物,併產生收縮。
溶膠-凝膠法重要應用
金屬化合物經溶液、溶膠、凝膠而固化,再經低温熱處理而生成納米粒子。其特點反應物種多,產物顆粒均一,過程易控制,適於氧化物和Ⅱ~Ⅵ族化合物的製備。
具體應用領域: