4.8.1溶胶一凝胶法的基本概念 (1)胶体粒子：是指1-100nm粒子 (2)胶体体系是指分散介质(dispersing medium) 中含有分散相(dispersed phase)胶体粒子，一般分为： A.气溶胶(Aerosol)),分散介质为气体 气-固溶胶(sg) 如烟，含尘的空气 气-液溶胶(Wg) 如雾，云 B.液溶胶，分散介质为液体 液-固溶胶(Sol,dispersion),(s)AIOOH、Agl溶胶 液-液溶胶(Emusion),(川)牛奶，石油原油等乳状液 液.气溶胶(Foam),(gl川泡沫
2 (1) 胶体粒子：是指 1-100nm粒子 (2) 胶体体系是指分散介质(dispersing medium) 中含有分散相(dispersed phase)胶体粒子, 一般分为: A.气溶胶(Aerosol), 分散介质为气体 气-固溶胶 (s/g) 如烟，含尘的空气 气-液溶胶 (l/g) 如雾，云 B.液溶胶, 分散介质为液体 液-固溶胶(Sol, dispersion), (s/l) AlOOH 、AgI溶胶 液-液溶胶(Emusion), (l/l) 牛奶，石油原油等乳状液 液-气溶胶(Foam), (g/l) 泡沫 4.8.1 溶胶－凝胶法的基本概念
4.8.1溶胶一凝胶法的基本概念 C固溶胶，分散介质为固体（固体乳胶） 固-固溶胶(Solid dispersion),(s/s),有色玻璃， 固-液溶胶(Solid emusion),(Ws),如珍珠，某些宝石 固-气溶胶(Solid(Foam),(g/s),泡沫塑料 分散相 水 乳脂 水 分散介质 空气 水 蛋白质
3 C.固溶胶, 分散介质为固体 (固体乳胶) 固-固溶胶(Solid dispersion ), (s/s), 有色玻璃， 固-液溶胶(Solid emusion), (l/s), 如珍珠，某些宝石 固-气溶胶(Solid (Foam) , (g/s ), 泡沫塑料 4.8.1 溶胶－凝胶法的基本概念 分 散 相 分散介质 乳脂 空气 水 水 蛋白质 水
4.8.1溶胶一凝胶法的基本概念 溶胶(Sol)是具有液体特征 的胶体体系，分散的粒子是 固体或者大分子，分散的粒 子大小在1~100nm之间。 光束在蛋白溶液中七 凝胶(G)是具有固体特征的胶体体 系，被分散的物质形成连续的网状骨架， 骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分 散相的含量很低，一般在1%~3%之间。 溶胶 无固定形状 固相粒子自由运动 凝胶 固定形状 固相粒子按一定网架结构固定不能自由移动 *特殊的网架结构赋予凝胶很高的比表面积*
4 4.8.1 溶胶－凝胶法的基本概念 溶胶（Sol）是具有液体特征 的胶体体系，分散的粒子是 固体或者大分子，分散的粒 子大小在1～100nm之间。 溶胶 无固定形状 固相粒子自由运动 凝胶 固定形状 固相粒子按一定网架结构固定不能自由移动 * 特殊的网架结构赋予凝胶很高的比表面积 * 凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体 系，被分散的物质形成连续的网状骨架， 骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分 散相的含量很低，一般在1％～3％之间
So1:由孤立的细小粒子或大 3.溶胶与凝胶的比较 分子组成，分散在溶液中的 胶体体系。 Gel:是一种由细小粒子聚集 而成三维网状结构的具有固 聚集的粒子凝胶 (Gels) 态特征的胶态体系，凝胶中 渗有连续的分散相介质。 附离的粒子溶胶 (Sols) ●● 聚集的粒子沉淀物 沉淀物(precipitate.)由孤 Precipitates 立粒子聚集体组成而区别 于凝胶
5 Sol：由孤立的细小粒子或大 分子组成，分散在溶液中的 胶体体系。 Gel：是一种由细小粒子聚集 而成三维网状结构的具有固 态特征的胶态体系，凝胶中 渗有连续的分散相介质。 5 3. 溶胶与凝胶的比较 沉淀物（precipitate）由孤 立粒子聚集体组成而区别 于凝胶
Sol的判断 1869年Tyndal1发现，若令一束会聚光通过溶胶，从 侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆 锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生 点散射光，但远不如溶胶显著。Tyndall效应实际上 已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。 Tyndall.效应 光源 现象：光束在蛋白溶液中也出现明亮的光路 结论：蛋白也是一种胶体 CuSO4溶液
6 Sol的判断 1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从 侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆 锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一 点散射光，但远不如溶胶显著。 Tyndall效应实际上 已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法
4.凝胶时间(gel point time):在完成凝胶的大分子聚 合过程中最后键合的时间。 5.前驱物(precursor):所用的起始原料。 6.全属醇盐(metal alkoxide):有机醇-OH上的H为 全属所取代的有机化合物
4.凝胶时间(gel point time)：在完成凝胶的大分子聚 合过程中最后键合的时间。 5.前驱物(precursor)：所用的起始原料。 6.金属醇盐(metal alkoxide)：有机醇-OH上的H为 金属所取代的有机化合物。 7
4.8.1溶胶一凝胶法的基本概念 4溶胶一凝胶法：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。 溶解 水解 缩聚 老化 前驱体 od0o0068 oooaaoo 溶液 溶胶 凝胶 凝胶
8 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。 4.8.1 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
溶胶一凝胶法的优势 ■起始原料是分子级的能制备较均匀的材料 ·较高的纯度 ■组成成分较好控制，尤其适合制备多组分材料 ■可降低程序中的温度 ■具有流变特性，可用于不同用途产品的制备 可以控制孔隙度 ■容易制备各种形状纳米颗粒 可以制备薄膜、玻璃纤维、陶瓷纤维、涂层、 玻璃等 9
9 溶胶－凝胶法的优势 起始原料是分子级的能制备较均匀的材料 较高的纯度 组成成分较好控制，尤其适合制备多组分材料 可降低程序中的温度 具有流变特性，可用于不同用途产品的制备 可以控制孔隙度 容易制备各种形状纳米颗粒 可以制备薄膜、玻璃纤维、陶瓷纤维、涂层、 玻璃等
溶胶一凝胶法的缺陷 ·原料成本较高（金属醇盐价格昂贵）； ·存在残留小孔洞； 。存在残留的碳； 。较长的反应时间： ·有机溶剂对人体有一定的危害性； ·所得半成品容易开裂（如薄膜），由于凝胶中液体量大， 干燥时产生收缩引起； ·制备薄膜或涂层时，厚度难以准确控制，薄膜厚度均匀性 也很难控制； ■对于含有多种金属离子的体系来说，获得没有絮凝的均匀 溶胶，也很困难
10 溶胶－凝胶法的缺陷 原料成本较高(金属醇盐价格昂贵)； 存在残留小孔洞； 存在残留的碳； 较长的反应时间； 有机溶剂对人体有一定的危害性； 所得半成品容易开裂（如薄膜），由于凝胶中液体量大， 干燥时产生收缩引起； 制备薄膜或涂层时，厚度难以准确控制，薄膜厚度均匀性 也很难控制； 对于含有多种金属离子的体系来说，获得没有絮凝的均匀 溶胶，也很困难
4.83溶股一碳殿法的适用范围 块体材料 薄膜及 涂层材料 多孔材料 溶胶凝胶 粉体材料 纤维材料 复合材料
11 块体材料 多孔材料 纤维材料 复合材料 粉体材料 薄膜及 涂层材料 溶胶凝胶 4.8.3 溶胶－凝胶法的适用范围