溶胶_凝胶技术的研究进展_宋继芳

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无机盐工业第37卷第11期

        

INORGANICCHEMICALSINDUSTRY2005年11月

溶胶—凝胶技术的研究进展

宋继芳

(孝感学院化学系,湖北孝感432000)

  摘 要:溶胶—凝胶技术的化学过程根据原料不同可以分为有机工艺和无机工艺。以有机工艺为重点介绍了溶胶起始原料的选择、溶胶—凝胶法的原理及工艺过程、溶胶的制备、凝胶的干燥与干凝胶的热处理整个工艺过程,指出了有机工艺与无机工艺的区别。简述了溶胶—凝胶法应用的近期进展以及该方法的优缺点,并对发展前景作了展望。

  关键词:溶胶—凝胶技术;有机工艺;无机工艺

  中图分类号:O658  文献标识码:A  文章编号:1006-4990(2005)11-0014-04

Progressinresearchonsol-geltechnology

SongJifang

(DepartmentofChemistry,Hu′beiXiaoganUniversity,Hu′beiXiaogan432000,China)

  Abstract:Thechemicalprocessofsol-geltechnologycanbedividedintoorganicandinorganictechnologyaccordingtothedifferentrawmaterial.Theorganictechnologyincludingtheselectionofstartingmaterialofsol,themechanismandprocessofsol-gel,thepreparationofsol,thedryingofgelandheattreatmentofdrygelareemphaticallyintroduced.Thedifferencebetweenorganicandinorganictechnologyispointedout.Therecentprogressintheapplicationofsol-gelmethodanditsadvantagesanddisadvantagesarebrieflystated.Andthedevelopmenttrendisalsoprospected.  Keywords:sol-geltechnology;organictechnology;inorganictechnology

1 Sol-Gel法的化学过程

1.1有机途径

1.1.1 溶胶的起始原料

原料必须能够溶解在反应介质中,原料本身应该有足够的反应活性来参与凝胶形成过程。最常用的是金属醇盐,也可以用某些盐类、氢氧化物、配合物等。近10a的工作表明,利用金属有机化合物取代金属醇盐作为起始原料,可以制备出非氧化物如SiiC等超微粉体。3N4,S1.1.2 金属醇盐的水解与缩聚反应

金属醇盐是有机化合物的一个种类,可用通式M(OR)是价态为n的金属,R是n来表示。这里M

烃基或芳香基。它具有很强的反应活性,能与众多试剂发生化学反应,尤其是含有羟基的试剂。在Sol-Gel法中,通常是将金属醇盐原料溶解在醇溶剂中,它会与醇发生作用而改变其原有性质。它们的作用有以下两种情况:1)醇盐母体溶解在其母体醇中。母体醇可能影响到醇盐水解反应,因为它是,[2]

[1]

醇盐溶解在与其自身不同烷基的醇中,例如异丙醇钛溶解在丁醇中。这种情况发生所谓醇交换反应,或称醇解反应。例如:

M(OR)R′OHn+m

(OR′)ROHM(OR)n-mm+m

醇解反应对调整醇盐原料的溶解性、水解速率等方面有其广泛的应用。

金属醇盐水解再经缩聚得到氢氧化物或氧化物,其化学反应可表示为

M(OR)+H2   

MOHMOMO[2]

(M代表四价金属):

M(OH)+ROH

1)((2)

+ROH

+H2O

反应(1)为金属醇盐的水解,即OH基置换OR基的过程。反应(2)为缩聚反应,即析出凝胶的反

应。实际过程中各反应分步进行,两种反应相互交替,并无明显的先后。可见,金属醇盐溶液水解法是

-利用无水醇溶液加水后,OH取代OR基进一步脱水而形成

键,使金属氧化物发生聚

合,按均相反应机理最后生成凝胶。1.1.3 溶胶的制备

,

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