xM(H.O)+y+aAM.O.(OHD-2(H:O)A.+(x+u-n)H.O 式中A为胶浴过程中所加入的酸根离子。水解产物通过羟桥(M-OH-M)作用或氧桥 (M-OM)作用发生缩聚反应。当x=1时,形成单核聚合物:x>1时,形成多核聚合物。 胶体粒子交联聚集成网状结构后,即体系凝胶化后,再进行凝胶的干燥、干燥胶的热处理, 以制备所需的材料。 9.1.23水解-录合反应法 水解聚合反应法包括无机盐水解聚合反应法和金属醇盐水解聚合反应法,常用的是后者 A无机盐水解聚合反应法 无机盐溶解在纯水中时,阳离子M首先与偶极水分子发生溶剂化反应,生成水合 离子MHO)2,水合阳离子水解生成[MHO-1(OH,并放出质子H。多数情况下, 在水解的同时,有聚合反应发生,金属离子会与水、羟基(O、氧基(O)形成水配合物 羟基配合物、氧配合物等。在一定条件下,这些配合物可通过不同方式聚合形成二聚体或 多聚体,有些可聚合进一步形成骨架结构。具体成键情况有两种,一种是形成羟桥M-OH-M 的聚合体反应,如按亲核取代方式(S、)形成羟桥键MOH-M的羟基-水母体配合物 [M(OH(OHJ(x<N).C(D的二聚反应为: 14+ 2[Cr(OH)(OH2)s]- Cr(om) +H0 第二种是形成氧桥MOM的聚合反应,即氧基聚合反应。这种聚合过程要求在金属 的配位层中没有水配体,即如氧羟基母体MO,(OH]沙(x<N),如[MO(OH]M=W Mo)按亲核加成机理(AN)形成四聚体[MO1(OH)广,反应中形成边桥氧(O2》或面桥氧 (O)3),再如按加成消去机理(ABE,和ABE2)聚合的反应。Cr(V的二聚反应为: [HCrO4T+[HCrO4]-[Cr20]+H2O 影响上述反应的主要因素包括pH值、浓度、温度等。这些因素将决定水解程度、聚 合方式和最终产物。 B金属醇盐水解-聚合反应法 金属醇盐是用金属或金属无机盐和醇类发生反应而制得的、通式为M(OR)的化合物。 金属醇盐容易与醇类、羟基化合物、水等亲核试剂发生反应。溶胶凝胶过程中主要是采用 溶于醇类的醇盐浴液加水水解生成溶胶液,然后再经过缩合生成凝胶。水解和缩合反应的 方程式可以写成: M(OR)+xH2O-M(OR)(OH)x +xROH -M(OR)OH+-M(OR)-OH--M(OR)-O-M(OR)a-y-+H2O M(OR)mOH+-M(OR)--M(OR)-O-M(OR)-+ROH 以上三个反应不断进行,从而形成一系列线性、颗粒状或网状产物。实际反应过程十分复 杂,以上三个表达式只是对水解、缩水和缩醇过程的概括性描述。 金属醇盐水解聚合反应法制备材料的步骤包括均相溶液的制备、浴胶的制备、凝胶化 过程、干燥和热处理等步骤,其工艺流程如图91所示。 3