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1、溶胶溶胶-凝胶法凝胶法发展简史发展简史19世纪中叶世纪中叶，利用溶胶和凝胶制备单组分化合物。，利用溶胶和凝胶制备单组分化合物。20世纪世纪 3070年代，人们利用溶胶年代，人们利用溶胶-凝胶技术制备无机材凝胶技术制备无机材料取得初步成功料取得初步成功,逐渐形成了逐渐形成了“通过化学途径制备优良陶通过化学途径制备优良陶瓷瓷”的概念的概念,并称该方法为溶胶并称该方法为溶胶-凝胶法。凝胶法。20世纪世纪 80年代，溶胶年代，溶胶-凝胶科学技术发展的一个高峰时期凝胶科学技术发展的一个高峰时期,关于溶胶关于溶胶-凝胶技术基础研究和应用研究的文献大量出现凝胶技术基础研究和应用研究的文献大量出现,同时该方法
2、也被广泛应用于铁电材料、同时该方法也被广泛应用于铁电材料、超导材料、超导材料、生物生物材料、材料、催化剂载体、催化剂载体、薄膜、薄膜、高纯玻璃及其他材料的制备高纯玻璃及其他材料的制备,成为无机材料合成中的一个独特的方法。成为无机材料合成中的一个独特的方法。20世纪世纪 90年代，兴起的纳米技术更是把溶胶年代，兴起的纳米技术更是把溶胶-凝胶法的应凝胶法的应用推向一个新的高潮用推向一个新的高潮,同时该技术开始形成一门称为同时该技术开始形成一门称为“溶溶胶胶-凝胶科学凝胶科学”的独立学科。的独立学科。21世纪以来世纪以来，该学科的发展更为迅速，该学科的发展更为迅速,其研究也更为活跃其研究也更为活跃,
3、溶胶溶胶-凝胶技术在整个无机非金属材料领域凝胶技术在整个无机非金属材料领域,显示了巨大的显示了巨大的优越性和极为广泛的应用前景。优越性和极为广泛的应用前景。优点优点n 反应条件温和反应条件温和n 制备的产品纯度高、可控制备的产品纯度高、可控n 操作简单操作简单相关概念相关概念u 溶胶溶胶：胶态颗粒在液相体系中形成的稳定：胶态颗粒在液相体系中形成的稳定分散体系分散体系u 凝胶凝胶：由液相介质获得的形状稳定的三维：由液相介质获得的形状稳定的三维互联的多孔固体网络互联的多孔固体网络u 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法：以无机盐或金属醇盐为前：以无机盐或金属醇盐为前驱物驱物,通过水解缩聚由溶胶逐渐形成凝胶通过水
4、解缩聚由溶胶逐渐形成凝胶,经老化、干燥等后处理从而得到所需材料经老化、干燥等后处理从而得到所需材料的方法的方法制备流程制备流程I.将醇盐溶解于有机溶剂中，加蒸馏水将醇盐溶解于有机溶剂中，加蒸馏水II.待醇盐水解形成溶胶，将溶胶凝胶化处待醇盐水解形成溶胶，将溶胶凝胶化处理得到凝胶理得到凝胶III.再经干燥、焙烧和粉碎，即得到粉体再经干燥、焙烧和粉碎，即得到粉体制备流程图制备流程图制备示意图制备示意图反应机理反应机理溶胶溶胶凝胶法是通过金属化合物或配合物经凝胶法是通过金属化合物或配合物经过水解、缩聚反应，来制备具有三维结构的过水解、缩聚反应，来制备具有三维结构的凝胶类氧化物凝胶类氧化物反应如下：反
5、应如下：水解反应：水解反应：MOR+H2O MOH+HOR 缩合反应：缩合反应：MOR+HOM MOM+HOR MOH+HOM MOM+H2O 影响因素影响因素PH值值：对于氢氧化物溶液，提高：对于氢氧化物溶液，提高PH值可以值可以增大其水解聚合速率，从而提高溶胶的浓增大其水解聚合速率，从而提高溶胶的浓度。此外度。此外OH-是胶团的反离子，增大是胶团的反离子，增大PH值值还能降低双电层的还能降低双电层的”电位电位”促进氢氧化物促进氢氧化物溶胶的凝结溶胶的凝结反应温度反应温度：一般来说，升高温度可加速胶凝，：一般来说，升高温度可加速胶凝，这是化学反应的基本规律，但如果温度过这是化学反应的基本规律
6、，但如果温度过高，也可能使缩合的凝胶解聚。高，也可能使缩合的凝胶解聚。影响因素影响因素溶胶浓度溶胶浓度：溶胶浓度高，胶粒间缩合凝结的：溶胶浓度高，胶粒间缩合凝结的机会大，易于胶凝。如果温度低，则很难机会大，易于胶凝。如果温度低，则很难胶凝，而且这时在外界条件干扰下还容易胶凝，而且这时在外界条件干扰下还容易发生新的胶溶现象发生新的胶溶现象电解质电解质：在溶胶中加入适量电解质，破坏了：在溶胶中加入适量电解质，破坏了溶胶中扩散的双电层结构，溶胶的稳定性溶胶中扩散的双电层结构，溶胶的稳定性下降，使得胶粒相互碰撞凝结，从介质溶下降，使得胶粒相互碰撞凝结，从介质溶液中沉降下来液中沉降下来应用实例应用实例
7、HS-AlF3催化剂的制备催化剂的制备主要试剂：主要试剂：异丙醇铝异丙醇铝 无水异丙醇无水异丙醇 无水氢氟酸无水氢氟酸实验步骤实验步骤(1)称取适量纯净异丙醇铝充分溶于无水异丙醇中。称取适量纯净异丙醇铝充分溶于无水异丙醇中。(2)量取稍高于化学计量比的无水氢氟酸溶于无水异量取稍高于化学计量比的无水氢氟酸溶于无水异丙醇中。丙醇中。(3)在搅拌情况下，将氢氟酸溶液滴加到异丙醇铝溶在搅拌情况下，将氢氟酸溶液滴加到异丙醇铝溶液中，充分反应得到溶胶或凝胶。液中，充分反应得到溶胶或凝胶。(4)对所得产物进行再氟化或水解反应，得到高比表对所得产物进行再氟化或水解反应，得到高比表面氟化铝催化剂材料。面氟化铝催
8、化剂材料。流程图流程图主要应用主要应用光催化剂的制备光催化剂的制备环境友好催化剂制备环境友好催化剂制备金属氧化物催化剂制备金属氧化物催化剂制备气溶胶催化剂的制备气溶胶催化剂的制备采用溶胶凝胶法制备的催化剂具有高比表面积、高分散度、采用溶胶凝胶法制备的催化剂具有高比表面积、高分散度、过程和孔结构的可控性、小粒径和低表观密度等特点，其活过程和孔结构的可控性、小粒径和低表观密度等特点，其活性和选择性远远高于传统方法制备的催化剂，因而被看作是性和选择性远远高于传统方法制备的催化剂，因而被看作是固体催化剂制备技术的一个行方向固体催化剂制备技术的一个行方向储伟主编储伟主编.催化剂工程催化剂工程.四川大学出
9、版社四川大学出版社,2006年年9月月 参考文献参考文献1 储伟主编储伟主编.催化剂工程催化剂工程.四川大学出版社四川大学出版社,2006年年9月月 2黄仲涛黄仲涛,耿建铭编著耿建铭编著.工业催化工业催化（第二版）（第二版）.化学工业出版社化学工业出版社,2006年年08月月3 West J K,Hench L L.The sol-gel process J.Chem Rev,1990,90:33-724 Fadlalla H M H,Tang C C,Elssfah EM,et al.Synthesis and characterization of single crystalline YAG:Eunano2sized powder by Sol-gel method J.Mater Chem Phys,2008,109(2-3):436-4395 王晓杰王晓杰,宋宋 宇宇,任菲菲任菲菲,等等.水热法和溶胶水热法和溶胶-凝胶法制备凝胶法制备Mn0.8 Zn0.2 Fe2O4纳米磁性粒子及其结构表征纳米磁性粒子及其结构表征 J.大连工业大学学报大连工业大学学报,2009,28(1):41-436 徐国纲徐国纲,张旭东张旭东,何文何文,等等.溶胶溶胶-凝胶法制备纳米凝胶法制备纳米 Y2O3粉体粉体 J.材料材料科学与工艺科学与工艺,2008,16(2):247-249