溶膠—凝膠法制備疏水SiO

1、溶膠-凝膠法制備疏水SiO2氣凝膠及其性能研究 -中南大學(xué) 溶膠-凝膠法制備疏水SiO2氣凝膠及其性能研究溶膠-凝膠法概述及發(fā)展溶膠一凝膠法制備材料的工藝過程及優(yōu)點溶膠一凝膠法制備氣凝膠的工藝過程氣凝膠的特點及應(yīng)用溶膠-凝膠法概述溶膠一凝膠法(Sol-Gel法，簡稱S-G法)是指無機(jī)物或金屬醇鹽經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)熱處理而成的氧化物或其它化合物固體的方法。溶膠-凝膠法早期發(fā)展 其初始研究可追溯到1846年，Ebelmen等用SiCl4與乙醇混合后，發(fā)現(xiàn)在濕空氣中發(fā)生水解并形成了凝膠，但這一發(fā)現(xiàn)當(dāng)時未引起化學(xué)界和材料界的注意。直到20世紀(jì)30年代，Geffcken等證實用這種方法可以

2、制備氧化物薄膜。 1971年德國Dislich報道了通過金屬醇鹽水解得到溶膠，經(jīng)膠凝化再在923一973K的溫度和1OON壓力下進(jìn)行處理，制備了SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O-K2O多組分玻璃，引起了材料科的極大興趣和重視。80年代以來，溶膠一凝膠技術(shù)在玻璃、氧化物涂層、功能陶瓷粉料，尤其是傳統(tǒng)方法難以制備的復(fù)合氧化物材料、高臨界溫度(Tc)氧化物超導(dǎo)材料的合成中均得到成功的應(yīng)用。E EbelmenG Geffcken溶膠-凝膠法發(fā)展 溶膠-凝膠技術(shù)經(jīng)過80年代的理論探討與90年代的應(yīng)用研究，已從聚合物科學(xué)、物理化學(xué)、膠體化學(xué)、配位化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)等有關(guān)學(xué)科角度探索而建立了相應(yīng)基礎(chǔ)

3、理論，應(yīng)用技術(shù)逐步成熟，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，形成了一門獨立的溶膠-凝膠科學(xué)與技術(shù)的邊緣學(xué)科。隨著人們對溶液反應(yīng)機(jī)理、凝膠結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)、凝膠向玻璃或晶態(tài)轉(zhuǎn)變過程等基礎(chǔ)研究工作的不斷深入，溶膠-凝膠法的應(yīng)用將更加廣泛。為適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需要，在應(yīng)用方面將會著重開發(fā)微結(jié)構(gòu)可調(diào)材料、無機(jī)-有機(jī)雜交復(fù)合材料、非線性和電光等光學(xué)功能材料、定向生長膜、超細(xì)粉末和生物材料。相信經(jīng)過科學(xué)工作者的不斷努力，在21世紀(jì)溶膠-凝膠技術(shù)的發(fā)展必將會有一個新的飛躍。溶膠一凝膠法制備材料的工藝過程溶膠經(jīng)過一段時間之后;用液體化學(xué)試劑(或粉狀試劑溶于溶劑)或溶膠為原料，在液相中均勻混合并進(jìn)行反應(yīng)，生成穩(wěn)定且無沉淀的溶膠體系

4、，經(jīng)過一段時間反應(yīng)之后聚結(jié)形成濕凝膠;將濕凝膠經(jīng)過干燥除去溶劑，固體骨架仍保持濕凝膠狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)，得到的材料即為氣凝膠;將濕凝膠經(jīng)過干燥除去溶劑，在干燥過程中，固體骨架收縮程度較大，得到的材料為干凝膠;將干凝膠在高溫下燒結(jié)制得陶瓷材料;將均相溶膠涂布在襯底上;熱處理之后得到薄膜;將均相溶膠拉絲，得到纖維;將均相溶膠以相應(yīng)的方式處理，得到粉體。溶膠-凝膠技術(shù)與傳統(tǒng)的使用熔融-冷卻法制備玻璃和陶瓷等材料相比具有許多獨特的優(yōu)點:(1)反應(yīng)溫度低，能確保各組份分子保持其物理、化學(xué)特性。(2)反應(yīng)從溶液開始，確保各組份在分子狀態(tài)混合均勻，防止相分離。(3)化學(xué)計量準(zhǔn)確，易于加工成型，易于改性、易于控制摻雜成分的種類和數(shù)量。(4)不涉及高溫反應(yīng)，所以副反應(yīng)少，可制備高純度和高均勻度的材料。(5)工藝簡單、生產(chǎn)設(shè)備簡單，不需要昂貴設(shè)備等。溶膠一凝膠法制備氣凝膠的工藝過程 a親水性氣凝膠與水濕潤 b疏水性氣凝膠與水不濕潤 15