金属醇盐不溶或微溶于醇,使该法在制备含有这些组分材料的应用方面受到一定限制。解 决方法是,将金属离子转化为配合物,使之成为可溶性产物,然后经过配合物溶胶-凝胶过 程形成凝胶。柠檬酸最早被用作为配合剂,但它只适合部分金属离子,且其凝胶易潮解。 现在多采用单元羧酸和有机胺作为配合剂,可形成稳定、均匀透明的凝胶。 表9-1溶胶凝胶法的分类 方法 物甲化学村积 前驱物 凝胶的特征 应用 调整pH值或加入 电解质,中和胶体粒 无机化合1.粒子通过范他华力连接,形成搿胶络 传统胶体 子表面的电荷,形成 物、超细固2.凝胶中周相含量较高 粉术 法 薄膜 溶胶,鉴发溶剂成为 休颗粒 3.凝胶通常不透明,强度较低 健胶 无机化合 1.由前驱物形成的无机聚合物构成凝胶网络 粉术 水解聚合 前驱物水解、聚合形 2,凝胶的体积与前物溶液的体积接近 纤维 物、金尿翻 反应法 成溶胶、凝胶 3.时间与胶凝过程中其他参数的变化相关 薄膜 4.凝胶透明 块体 经由配合反应形成 金属醇盐、 1.配合物通过氢键连接形成凝胶网络 粉术 且右复杂配体的配 配合物法 硝磅盐或耐 2.解胶易潮解 纤维 合物,再由氢健建立 酸盐 3.凝胶透明 薄膜 凝胶网络 9.1.2 溶胶凝胶法工艺原理及影响因素 传统的胶体法是无机溶胶-凝胶法的基础,而水解聚合反应法研究较多,应用较广, 以下对这两种方法的基本原理加以介绍,重点介绍后一种。 9.1.2.1溶胶-凝胶法的原料 浴胶凝胶法的起始反应物包括无机化合物,如金属硝酸盐、金属氯化物及金属氧氯化 物MOC),以及金属有机盐类,如金属醇盐、金属醋酸盐M(C2HO2)]、金属草酸盐 [M(CO4)a-2]。其中金属醇盐又分为单金属醇盐(如La(OCH等)和双金属醇盐(如 (C,H,OzHAlOc:H-)al,等)。金属多为Si、Ti、AI、Zr、In、Sn、Sb、Mg、Ca等。常用 的溶剂有水、醇,如乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇等:常用的催化剂有盐酸、 氨水,此外还有醋酸、硼酸、马来酸、號珀酸等:稳定剂有有机酸、二元醇、乙酰丙酮等: 干燥添加剂有甲酰胺、丙三醇、草酸等。 9.12.2传统胶体法 传统胶体法,亦称粒子溶胶凝胶法。该法通常是水解金属无机盐制取胶体粒子,或直 接以超细固体颗粒为原料。水解金属无机盐制取胶体粒子是将金属无机盐溶解于水,金属 盐电离析出M离子并溶剂化,形成羟基络合物、水络合物、氧络合物等形式的水解产物。 制备溶胶的方法有浓缩法和分散法两种。浓缩法是在高温下控制胶粒慢速成核和晶体生 长,分散法是使金属盐在室温下过量水中迅速水解。两种方法最终都使胶粒带正电荷。获 得超细固体颗粒或胶体粒子后,调节体系的pH值或加入电解质来中和固体粒子表面的电 荷,形成浴胶。接下来是凝胶化过程,包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类过程,其中碱性 凝胶化过程较为复杂,反应可用下式概括: 2