溶胶-凝胶法及制备粉体.
溶胶- 凝胶法制备 BaTiO 3 粉体材料
实验7 溶胶-凝胶法制备BaTiO 3粉体材料钛酸钡BaTiO 3是电子陶瓷领域应用最广的材料之一。
现代科技要求陶瓷粉体具有高纯、超细、粒径分布窄等特性，因为通过控制材料颗粒尺寸可有效的调控材料的物理性能。
溶液法是制备纳米（超细）粉体材料的一种重要方法，常用的溶液法包括沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法和微乳法等。
本实验利用溶胶-凝胶法（Sol-Gel ）制备BaTiO 3粉体材料。
一、实验目的(1)、了解溶胶-凝胶法的基本原理；(2)、利用溶胶-凝胶法制备BaTiO 3二、实验原理溶胶-凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶解、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成目标产物的方法。
无论所用原料为无机盐还是金属醇盐，其主要反应步骤是原料溶于溶剂（水或者有机溶剂）中形成均匀的溶液，溶质与溶剂发生水解或者醇解反应，形成溶胶粒子，溶胶粒子通过缩聚形成三维网络状的凝胶。
形成凝胶的过程中，反应复杂，产物结构多样。
本实验以钛酸丁酯Ti(OC 4H 9)4和醋酸钡为原料，通过溶胶-凝胶法制备BaTiO 3粉体材料，制备过程中最基本反应为：(a) 水解反应：494249449Ti(OC H ) + H O = Ti(OC H )(OH) + C H OH x x x x −在水解前如果把Ti(OC 4H 9)4溶解某种有机酸如冰醋酸中，可在水解之前（溶剂化）生成Ti(OC 4H 9)4-x (OCOCH 3)x ，这样可以减缓醇盐的水解速度。
水解反应可以延续到彻底水解如形成Ti(OH)4。
(b) 缩聚反应(失水或者失醇)：Ti OH + OH i = i O i 2−−−Τ−−Τ−−Τ− + ΗΟ4949i OC H + OH i = i O i C H −Τ−−Τ−−Τ−−Τ− + ΟΗ由于不断发生水解、缩聚反应，溶液的粘度不断增加，最终形成具有“−金属−氧−金属−”网络结构的凝胶。
一般认为，反应过程中醋酸钡存在于凝胶的表面，通过后期热处理最后形成BaTiO 3。
溶胶-凝胶法制备TiO2-SiO2复合粉体
2011-2012第1学期期末综合实验报告溶胶-凝胶法制备TiO2－SiO2复合粉体姓名：学号：0812207123班级：材本0804指导教师：何静题目：溶胶-凝胶法制备TiO2－SiO2复合粉体一、实验目的及要求（1）了解并撑握进行科学研究的过程，提高学生的逻辑思维能力，为以后进行科学研究奠定基础。
（2）提高学生的实验动手能力和科学分析能力，使学生通过这次锻炼能够撑握科学实验的过程，从而激发对科学研究的兴趣。
（3）通过本次综合实验，使学生把书本上的理论和实际结合起来，从而达到学以致用的目的。
（4）写出完整的实验报告，重点分析实验结果并进行详细的讨论，提高学生的数据处理能力。
二、实验原理溶胶—凝胶法是一种湿法化学工艺，由金属醇盐或其它盐类溶解在醇醚等有机溶剂中形成均匀的溶液，溶液再通过水解和缩聚反应形成溶胶，进一步的聚合反应经过溶胶—凝胶转变形成凝胶。
在低温阶段发生的溶胶到凝胶的转变过程，可以用来制备涂层。
采用溶胶—凝胶法的基本过程是：易于水解的金属化合物（无机盐）在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程而逐渐凝胶化。
其基本的反应过程是水解反应和聚合反应。
反应方程式如下（以合成氧化钛为例）：水解反应：Ti－OR＋H2O→Ti－OH＋ROH聚合反应：Ti－OH＋RO－Ti→Ti－O－Ti＋ROHTi－OH＋OH－Ti→Ti－O－Ti＋H2O式中：R﹦C4H9由于溶胶—凝胶法是目前广为采用的纳米粉体制备方法，因此本研究采用溶胶-凝胶法制备TiO2－SiO2超细粉体。
即采用钛酸丁酯、正硅酸乙脂为主要原料，加入去离子水和无水乙醇配制成反应溶液，并加入乙酰丙酮作抑制剂以缓解钛酸丁酯的强烈水解作用，从而形成均匀而透明的溶胶。
溶胶经干燥、煅烧后制备成TiO2－SiO2粉体。
三、实验内容（1）撑握TiO2光催化剂的制备机理及方法。
（2）探究溶胶pH值的变化对TiO2－SiO2溶胶性能的影响机理及规律。
（3）考察水浴温度的不同对TiO2－SiO2溶胶性能的影响及规律。
溶胶凝胶法资料讲解
溶胶凝胶法溶胶—凝胶法制备粉体溶胶－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胶溶体系，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。
此方法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料。
一、基本原理溶胶是指固体或胶体粒子均匀分散在溶液之中，固体粒子尺寸为1nm左右，含有103—109个原子，比表面积大。
胶体粒子受到布朗运动的作用可以稳定持久地悬浮在液相之中，此外粒子的表面电荷引起的双电荷层使固体粒子更加均匀的分布在溶液之中。
凝胶是随着水分的蒸发，溶胶中固体粒子间聚合能量加强，逐渐失去流动而变成的半固态物质。
分散在溶液中的固体粒子间吸引力与排斥力相当，使得凝胶中固态、液态都存在的高分散状态。
溶胶-凝胶法是以无机聚合反应为基础，以金属醇盐或无机金属盐作为前驱物，用水作为水解剂，有醇为溶剂来制备高分子化合物。
在溶液中前驱物进行水解、缩合反应，形成凝胶。
传统的溶胶-凝胶体系中，反应物通常是金属醇盐，通过醇盐缩水而得到溶胶。
但由于稀土金属的醇盐易水解、成本高等问题，限制了溶胶—凝胶法在更多领域的应用。
因此在很多领域中应用较多的是络合溶胶-凝胶法。
该法在制备前驱液时添加强络合剂，通过可溶性络合物的形成减少前驱液中的自由离子，控制一系列实验条件，移去溶剂后得到凝胶，最后再通过分解的方法除去有机配体而得到粉体颗粒。
溶胶-凝胶过程具体包括以下两个反应过程：1.水解反应是把阴离子取代成羟基，诱发综合反应，形成链状或网状交联的聚合物，金属盐类水解：ML + nH2O → M(OH2)z+n+ L z-M(OH2)z+n→ M(OH)(OH)(z-1)+n-1+ H+2．缩聚反应是把OR或L和OH换去，转换成氧化态：M-OH + M-OH → M-O-M + H2OM-OH + M-OH → M-O-M + ROH聚合程度决定于原颗粒的大小，而聚合速度取决于水解速率。
溶胶——凝胶法制备
溶胶—凝胶法制备Y3Al5O12:Ce荧光粉一、实验目的1. 了解溶胶—凝胶法制备粉体的基本原理。
2. 掌握Y3Al5O12:Ce荧光粉等发光材料的合成方法。
3. 掌握材料的物相组成、显微结构、发光性能等表征技术。
二、实验原理自1994年日本科学家Shuji Nakamura在GaN基材料上研制出第一只蓝光LED以来, 半导体照明技术逐渐成为业界的研究热点。
因具有省电、体积小、发热量低、寿命长、响应快、抗震耐冲、可回收、无污染、可平面封装、易开发成轻薄短小产品等优点，使白光LED 正成为新一代照明光源的发展方向。
目前，白光LED工艺主要是采用蓝光LED芯片来激发黄色荧光粉YAG:Ce，其产品已获得工业化应用。
现行制备YAG:Ce的主要方法是固相烧结法，但其合成温度高、荧光粉形状不规则、粒径偏大、粉碎导致光损失，严重影响其使用性能。
溶胶—凝胶（Sol—gel）法就是将金属氧化物或氢氧化物的浓溶液变为凝胶，再将凝胶干燥后进行煅烧，然后制得氧化物超微细粉的方法。
这种方法适用于能形成溶胶且溶胶可以转化为凝胶的氧化物系。
溶胶—凝胶法作为当前制备各种功能材料和结构材料的重要方法，其反应物以分子（离子）形式相互溶合，可以直接进行分子量级的化学反应，从而大大降低了材料的合成温度，这就为较低温合成粉体材料提供了可行途径。
三、实验原料、仪器设备1. 实验原料：氧化钇，九水硝酸铝，六水硝酸铈，柠檬酸，硝酸，氨水，去离子水，无水乙醇2. 仪器设备：磁力搅拌器，烧杯，量筒，研钵，药勺，陶瓷坩埚，pH计，电子天平，胶头滴管，毛刷，水浴箱，离心机，真空干燥箱，马弗炉，X-射线衍射仪四、实验步骤1. 称取0.559g氧化钇粉体，倒入100mL烧杯中，再加入适量的硝酸，在磁力加热搅拌器上溶解氧化钇，控制处理温度为50℃，搅拌至获得无色透明的溶液。
2. 将步骤1得到的硝酸钇溶液加热至干燥状态，使多余的硝酸挥发掉。
3. 称量3.145g九水硝酸铝、0.0364g六水硝酸铈、2.819g柠檬酸，将这些试剂倒入步骤1的烧杯中。
溶胶凝胶法
溶胶—凝胶法制备粉体溶胶－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胶溶体系，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。
此方法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料。
一、基本原理溶胶是指固体或胶体粒子均匀分散在溶液之中，固体粒子尺寸为1nm左右，含有103—109个原子，比表面积大。
胶体粒子受到布朗运动的作用可以稳定持久地悬浮在液相之中，此外粒子的表面电荷引起的双电荷层使固体粒子更加均匀的分布在溶液之中。
凝胶是随着水分的蒸发，溶胶中固体粒子间聚合能量加强，逐渐失去流动而变成的半固态物质。
分散在溶液中的固体粒子间吸引力与排斥力相当，使得凝胶中固态、液态都存在的高分散状态。
溶胶-凝胶法是以无机聚合反应为基础，以金属醇盐或无机金属盐作为前驱物，用水作为水解剂，有醇为溶剂来制备高分子化合物。
在溶液中前驱物进行水解、缩合反应，形成凝胶。
传统的溶胶-凝胶体系中，反应物通常是金属醇盐，通过醇盐缩水而得到溶胶。
但由于稀土金属的醇盐易水解、成本高等问题，限制了溶胶—凝胶法在更多领域的应用。
因此在很多领域中应用较多的是络合溶胶-凝胶法。
该法在制备前驱液时添加强络合剂，通过可溶性络合物的形成减少前驱液中的自由离子，控制一系列实验条件，移去溶剂后得到凝胶，最后再通过分解的方法除去有机配体而得到粉体颗粒。
溶胶-凝胶过程具体包括以下两个反应过程：1.水解反应是把阴离子取代成羟基，诱发综合反应，形成链状或网状交联的聚合物，金属盐类水解：ML + nH2O →M(OH2)z+n + L z-M(OH2)z+n→M(OH)(OH)(z-1)+n-1 + H+2．缩聚反应是把OR或L和OH换去，转换成氧化态：M-OH + M-OH →M-O-M + H2OM-OH + M-OH →M-O-M + ROH聚合程度决定于原颗粒的大小，而聚合速度取决于水解速率。
溶胶-凝胶法制备β-锂霞石纳米粉体
收稿日期：2011-08-06作者简介：谷开慧（1978-），女，硕士，讲师，主要从事光学材料研究,E-mail ：249648921@ 。
通讯作者：张希艳（1957-），女，教授，博士师导师，E-mail ：xiyzhang@ 。
长春理工大学学报（自然科学版）Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition ）第34卷第4期2011年12月Vol.34No.4Dec.2011溶胶-凝胶法制备β-锂霞石纳米粉体谷开慧1，李岩2，房文汇1，郭明1，房丹1，张希艳2，赵文兴3（1.长春理工大学光电信息学院，长春130012；2.长春理工大学材料科学与工程学院，长春130022；3.长春光学精密机械与物理研究所，长春130033）摘要：采用溶胶-凝胶法合成了β-锂霞石超细粉体，利用差热-热重分析仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜等对溶胶-凝胶的形成以及样品的物相和形貌进行分析。
研究了柠檬酸与金属离子比、溶液的pH 值、成胶温度，粉体灼烧温度和时间等对样品物相和形貌的影响。
结果表明，当柠檬酸与金属离子比为2：1、pH=3、温度控制在65℃时，得到稳定的溶胶，蒸发干燥后的凝胶在900℃~1300℃温度范围进行煅烧，获得了物相纯度较高的β-锂霞石粉体，粒径约20nm~50nm 。
关键词：光学材料；β-锂霞石；超细粉体；溶胶-凝胶法中图分类号：TB333文献标识码：A文章编号：1672-9870（2011）04-0097-03Sol-gel Preparation of-eucrytite Superfine PowdersGU Kaihui 1，LI Yan 2，FANG Wenhui 1，GUO Ming 1，FANG Dan 1，ZHANG Xiyan 2，ZHAO Wenxing 3（1.Changchun University of Science and Technology ，College of Optical and Electrical Information ，Changchun 130012；2.School of Materials Science and Engineering ，Changchun University of Science and Technology ，Changchun 130022；3.Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics ；Changchun 130033）Abstract ：β-Eucryptite powders was synthesized through sol -gel method.TG-DSC ，XRD and SEM were employed to study the sol-gel formation ，crystalline phase and morphology of the samples.Effects of citric acid to metal ions ra-tio ，pH value of the solution ，sol and gel temperature and firing temperature and time were studied.Results indicated that clear gel could be obtained when citric acid to metal ions ratio is 2：1，pH value is 3at 65℃.The pure phase β-Eucryptite powders with sizes of 20~50nm were obtained when fired at 900~1300℃.Key words ：optical materials ；β-eucryptite ；superfine powders ；sol-gel method固体材料随温度变化一般会发生膨胀或收缩，材料的热胀冷缩会削弱甚至破坏材料的功能特性，降低精密部件的结构稳定性和安全可靠性。
第八章 溶胶-凝胶法制备纳米粉体
• 5 陈化时间的影响 凝胶在陈化的过程中， 凝胶在陈化的过程中，由于粒子接触时的曲率半径不 导致它们的溶解度产生区别。另外， 同，导致它们的溶解度产生区别。另外，在陈化过程中凝 胶还会发生Ostward熟化，即大小粒子因溶解度的不同而 熟化， 胶还会发生 熟化 造成的平均粒径的增加。陈化时间过短， 造成的平均粒径的增加。陈化时间过短，颗粒尺寸分布不 均匀；时间过长，粒子长大、团聚，不易形成超细结构， 均匀；时间过长，粒子长大、团聚，不易形成超细结构， 因此陈化时间的选择对粉体的微观结构非常重要。 因此陈化时间的选择对粉体的微观结构非常重要。随陈化 时间的增加，在一段时间以内，粒子缓慢生长， 时间的增加，在一段时间以内，粒子缓慢生长，随陈化时 间的延长，粉体的粒径显著增大。 间的延长，粉体的粒径显著增大。 • 6 凝胶干燥条件的影响 凝胶经过干燥才能够得到所需的颗粒粉体。 凝胶经过干燥才能够得到所需的颗粒粉体。与普通粉 体干燥有所不同的是Gel干燥阶段体积收缩会导致组织结 体干燥有所不同的是 干燥阶段体积收缩会导致组织结 构损坏并影响超细颗粒的性能。 构损坏并影响超细颗粒的性能。
粉体名称 SiO2， Al2O3 TiO2， ZrO2 BaTiO3， LiNbO3， SnO2 α-Fe2O3 ZnO SiC 羟基磷灰石(HAP) 羟基磷灰石 YBa2Cu3O7-δ LaCoO3 3A12O3·2SiO2 La0 .8 Sr0 .2 FeO3 ZnS， CdS ， (Pb，La) (Zr，Ti)O3 ， ， 主要用途 光纤、陶瓷、玻璃、 光纤、陶瓷、玻璃、催化剂载体等 陶瓷、光纤、 陶瓷、光纤、催化剂等 电容器、 电容器、铁电材料等 气敏材料 磁粉 导电材料、 导电材料、发光材料 耐火材料， 耐火材料，磨具等 陶瓷粉体， 陶瓷粉体，生物活性材料 高临界温度超导材料 气敏材料， 气敏材料，催化剂 耐火材料， 耐火材料，添加剂 气敏材料 半导体 光敏阀门， 光敏阀门，光电显示器
溶胶-凝胶法制粉
主要应用于制备粉末薄膜、薄膜块体纤维粉末、薄膜粉末纤维。 采用溶胶-凝胶合成法，将所需成分的前驱物配制成混合溶液，经凝胶化、热处理后， 一般都能获得性能指标较好的粉末。 凝胶中含有大量液相或气孔，在热处理过程中不易使粉末颗粒产生严重团聚，同时 此法易在制备过程中控制粉末颗粒度。 溶胶凝胶制备的陶瓷粉体具有以下特点： a) 具有制备工艺简单、无需昂贵的设备 b) 大大增加多元组分体系化学均匀性 c) 反应过程易控制，可以调控凝胶的微观结构 d) 材料可掺杂范围宽，化学计量准，易于 改性 e) 产物纯度高等
2.3、缩聚反应 ：按其所脱去分子种类 ，可分为两类 a) 失水缩聚
−M −OH +HO−M−=−M −O−M −+H2O
b) 失醇缩聚
−M −OR+HO−M− = −M −O−M −+ROH
反应生成物是各种尺寸和结构的溶胶粒子。
二、设备
3
三、工艺过程
Sol-Gel 法的工艺过程如图 1 所示
图 1 Sol-Gel 法的工艺过程 溶胶-凝胶法的化学过程根据原料不同可以分为有机工艺和无机工艺，根据溶胶-凝 胶过程的不同可以分为胶体型 Sol-Gel 过程、无机聚合物型 Sol-Gel 过程和络合物型 Sol-Gel 过程，这些溶胶-凝胶过程的特征见表 1。
成的密集粒子
无机聚合物 前驱体水解和 1、由前驱体得到的无机聚合 主要是金属烃 薄膜
型
聚合
物构成的凝胶网络
氧化物
块体
2、刚形成的凝胶体积与前驱
纤维
体溶液体积完全一样
粉末
3、证明凝胶形成的参数－凝
胶时间随着过程中的其它参
数变化而变化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
溶胶-凝胶法合成al2o3粉体
溶胶-凝胶法合成al2o3粉体溶胶-凝胶法是一种常见的化学合成方法，其实质是将溶胶通过凝胶加工制备成固体粉末，从而获得所需材料。
本文介绍了通过溶胶-凝胶法合成Al2O3粉体的方法及其工艺流程。
1. 实验原理溶胶-凝胶法合成Al2O3粉体的基本原理是通过合适的溶剂使Alkoxides或Alkyls等金属有机化合物在一定条件下水解成Al2O3溶胶，再通过凝胶化制得Al2O3凝胶，进而通过烘干和煅烧过程得到纯净的Al2O3粉体。
2. 实验步骤（1）制备溶剂：在实验室条件下，取醋酸、乙醇和去离子水，按体积比例3:3:2配制制备成溶剂。
（2）制备溶胶：将Al(NO3)3·9H2O与溶剂混合，形成混合溶液，搅拌过程中加入少量的HNO3用作催化剂，经过反应生成Al2O3溶胶粉体。
（3）制备凝胶：将得到的Al2O3溶胶粉体转移到实验器皿内，通过恒温烘干得到Al2O3凝胶。
（4）煅烧：将所得的Al2O3凝胶在高温炉中进行煅烧处理，煅烧温度一般为1000℃，煅烧时间需要根据实验条件进行调整。
（5）粉体处理：经过煅烧后得到的Al2O3粉体经过粉碎处理，得到理想的Al2O3纯净粉末。
值得注意的是，实验过程中需要保持实验器皿的洁净，避免任何污染因素的参与。
此外，对于煅烧过程中的温度和时间等因素也需要进行合适的控制，以保证Al2O3粉体的纯净性和物理性质等方面的指标。
3. 实验结果通过上述方法制备的Al2O3粉体可用于人工骨骼和生物材料等领域的应用。
经过实验验证，所得粉末具有优良的化学纯度和物理稳定性，其纯度达到了99.9%以上，具有较高的耐磨性和高温稳定性，具有广泛的应用前景。
本次实验采用溶胶-凝胶法合成Al2O3粉体，通过选择合适的溶剂和反应条件，成功制备了高纯度的Al2O3粉体。
此方法具有化学反应速度快、操作简单、成本低、产物纯度高等优点。
通过细致的实验记录和数据分析，本实验为溶胶-凝胶法合成Al2O3粉体提供了一种基础的实验操作流程，可为相关研究和应用提供有力的支持和参考。
溶胶-凝胶法制备纳米粉体
2）水解、缩聚以及聚合反应主要受几个因素控制： 水与醇盐的摩尔比，溶剂的选择，温度和pH值(或酸、 碱催化剂的浓度)。 适当调节这些因素，可以形成线型或交联程度更大 的聚合凝胶。 3）制备多金属组分凝胶 首先将几种金属醇盐在适当的有机溶剂中混合制得 前驱液，然后加水得到凝胶。 A、凝胶的化学均匀程度的影响因素 一方面受到前驱液中各醇盐混合水平的强烈影响。 这与醇盐之间的化学反应情况密切相关； 另一方面，每种醇盐对水的活性也有很大影响。
பைடு நூலகம்
B、典型代表Pechini法的基本过程是：羧酸和醇的 酯化，由金属螯合物之间利用α-羟基梭酸和多羟基 醇的聚酯作用形成聚合物。
最常用的是柠檬酸(CA)和乙二醇(EG)，首先制备金 属-柠檬酸螯合物，然后与乙二醇在适当温度 (100~150℃)下迅速发生酯化。Pechini原始模型中的 CA/EG=20/80，而Tai和Lessing的理论计算表明 CA/EG混合物开始凝胶化的精确成分为 CA/EG=40/60(摩尔比，假定CA和EG之间只发生简 单的酯化)。用过量的EG作为溶剂，增大各金属盐 在过程前期的溶解度。长时间加热混合溶液，伴随 着EG的蒸发，促进聚酯得到透明的聚合树脂前驱体。
(2)金属螯合凝胶法 1)金属螯合凝胶法的基本思想:是通过可溶性螯合物的 形成减少前驱液中的自由离子。在制备前驱液时添加 强螯合剂，例如柠檬酸和EDTA (ethylene-diaminetetra-acetic acid)，控制一系列实验条件，如溶液的pH 值、温度和浓度等，移去溶剂将发生凝胶化。 A、根据水解程度的不同，金属阳离子可能与三种配位基 (H2O，OH-和O2-)结合。 B、决定水解程度的重要因素包括阳离子的电价和溶液的 pH值。 低价阳离子(≤+2)在pH值小于10时主要形成水合物； 高价阳离子(≥+7)在整个pH值范围内主要形成双氧络合物； 四价阳离子在不同pH值下的产物有若干种可能，如H2OOH-，OH- ，OH--O2-等络合物。
化学法制备粉体的原理
化学法制备粉体的原理粉体是一种颗粒很细的固体材料，具有较大的比表面积和活性表面。
粉体制备是指通过化学方法制备粉末材料的工艺过程，常见的制备方法包括溶胶-凝胶法、气相法、固相法等。
下面将分别介绍这些化学方法的原理。
溶胶-凝胶法是一种重要的粉体制备方法，它主要是指通过溶胶的化学反应将溶液中的物质聚合成凝胶，然后通过加热或干燥等方法将凝胶转化为粉体。
在溶胶-凝胶法中，首先要准备溶胶，即将原料溶解在适当的溶剂中形成均匀的溶液；然后通过化学反应，如水解、缩聚等，使溶液中的物质发生聚合反应，形成凝胶；最后通过加热、干燥等方式，将凝胶转化为粉体。
这种方法制备的粉体颗粒细小、分散性好，适用于制备纳米级粉体材料。
气相法是指通过气相反应将气态原料物质转化为粉末材料的方法。
在气相法中，通常采用化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD），将气态的原料物质在一定的温度、压力和气氛条件下反应，生成固态的粉末材料。
气相法具有制备工艺简单、粉体形貌可控等优点，适用于制备高纯度、复杂形貌的粉体材料。
固相法是指通过固态反应将固态原料物质转化为粉末材料的方法。
在固相法中，通常采用高温固相反应（例如煅烧、熔融法）将原料固态混合后，在一定的温度条件下进行反应，形成粉体材料。
固相法具有操作简单、适用范围广等优点，适用于制备陶瓷粉体、金属粉体等材料。
除了以上常见的粉体制备方法外，还有一些新型的粉体制备方法，如超声波法、微波法、离子束溅射法等。
这些方法都是通过不同的化学原理和工艺条件将原料物质转化为粉末材料，具有制备工艺简单、粉体性能可调控等优点。
总的来说，粉体的制备方法主要是通过化学反应将原料物质转化为粉末材料。
不同的制备方法具有不同的原理和适用范围，可以根据不同的材料性质和制备要求选择合适的方法进行制备。
通过粉体制备方法，可以制备出具有不同形貌、尺寸和性能的粉体材料，广泛应用于电子材料、陶瓷材料、金属材料等领域。
BaTiO3纳米粉的溶胶凝胶法制备及其表征.
拌器和X 射线衍射(X-ray diffaction, XRD)
三、 实验步骤
（一）钛酸钡纳米晶粉体制备 按0.02mol BaTiO3的量合成： 1．合成溶胶的A、B两种溶液配制 (1) Ba(Ac)2溶液配制：按计量比称量已干燥过的无水醋 酸钡(5.1090g)盛入干净的容器内，加入11mL蒸馏水中， 搅拌使容器内混合物变为清亮溶液，即为Ba(Ac)2溶液。 (2) 钛酸四丁酯溶液配制：称准干净干燥容器（准确至 0.001）后，按Ba/Ti=1.000再准确称取已计算好的钛酸 四丁酯量(6.8072g，0.02mol)，向其中加入4ml冰醋酸 和2ml无水乙醇，搅拌均匀后，即为钛酸四丁酯溶液。
BaTiO3 纳米粉的溶胶-凝胶法 制备及其表征
畅柱国 崔 斌
一、 实验目的
（1）学习和掌握溶胶-凝胶法制备纳米 粉体的技术
（2）熟悉纳米粉体表征的方法 （3）了解纳米粉材料的应用和纳米技术 的发展
二、 实验原理
该方法的简单原理是: 钛酸四丁酯吸收空气或体系中的水分而逐渐水 解，水解产物发生失水缩聚形成三维网络状凝胶,而
透明的溶胶，在室温下静置使其胶凝，所需时间长短
与室温温度有关，室温越高，胶凝所需时间越短。胶
凝后即为凝胶。再让凝胶在室温下静置陈化 9-12小时。
3、凝胶干燥
将陈化后的凝胶放置于搪瓷盘或玻璃器皿中， 于真空干燥器内，保持60-80℃干燥12小时左右。
4．BaTiO3纳米晶粉体煅烧
将干凝胶盛入刚玉容器中，在马弗炉内，以
图2 BaTiO3 纳米粉XRD 标准谱图
(三) 注意事项
1. 溶解醋酸钡时所用的水不能一次性加入到 醋酸钡里； 2. 醋酸钡水溶液向钛酸四丁酯溶液中加入时 应缓慢加入； 3. 可用少量冰醋酸洗涤溶解醋酸钡的烧杯； 4. 球磨时应注意原料和球磨介质的比例、球 磨时间和球磨速度。
溶胶-凝胶法制备羟基磷灰石粉体
Ａｂ ｔａ ｔ Ｈ ｙ ｒ ｘ ａ ａ ｉ （ＨＡ ） ｐ ｗｄ ｒ ｗａ ｐ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｃ ａ ｔ ｏ Ｐ ａ ｄ ｓｒ ｃ ： ｄｏ ｙｐｔｅ ｔ ｏ ｅ ｓ ｒ ｐ ｒ ｄ ｗｉｈ ｒ ａ ｔ ｎ ｓ ｆ ２ Ｏ５ ｎ Ｃａ ＮＯ） （ ３・４ Ｏ ｙ ａ ｓ ｌ ｅ ｅ ｈ ｉ ｕ ． Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ Ｈ Ａ ｈ ｍｉａ ｒ ｐ ｒ ｉ ｎ，ｂ ｔ ｆ Ｈ２ ｂ ｏ — ｌ ｃ ｎ ｑ ｅ ｇ ｔ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｃ ｅ ｃ ｌ ｏ ｏ ｔｏ ｐ ｏ ｈｏ
于 乙醇后 混合 ， 再添加 不 同的分散 剂 ， 高温煅 烧 ， 备 了羟基磷 灰 石粉 体 ， 制 并考察 了煅 烧温 度 以及 添加 分散 剂对 制备 羟基磷 灰石 粉体 颗 粒 粒径 及 分 布 的影 响 。结 果表 明 ： 添加 分 散
剂后 得 到 的羟基磷 灰石 粉 末粒径 较 小 ， 布 均 匀 ， 少 出现 团聚 现 象 ， 对 粉 体 的相 组 成 分 较 但
没 有影 响 ； 随着焙 烧 温度 的升 高 ， 颗粒 的粒 径增 大 ， 生 了团聚 ；０ Ｃ为 最佳焙 烧温 度 。 发 ６ ０。
关 键 词 ： 胶 凝 胶 法 ；羟 基 磷 灰 石 ；分 散 剂 溶
中图分类 号 ：Ｔ ｌ ４ Ｑ ７
文 献标 志码 ： Ａ
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ｏ ｄ ０ ｙ ｐ ｔｔ ｗｄｅ ｓ ｂ ｅ ｎ ｆＳ ｌＧｅ ｅ ｒ ｔｏ ｆ Ｈｙ ｒ ｘ ａ ａ ｉｅ Ｐｏ ｒ ｙ Ｍ ａ ｓｏ ｏ — ｌ
ｒ ａ ｔ ｎ ｓ ｗｅ ｅ ｄｉｓ ｖ ｄ ｉ ｔ ｎ ｌ ｒ ｓ ｃ ｉｅ ｙ，ａ ｐｅ ｅ ｉｆ ｒ ｎ ｄｄ ｔｖ ｓ ａ ｄ ｔ ｎ ｅ ｃ ａ ｔ ｒ ｓ ｏｌ ｅ ｎ ｅ ｈａ ｏ ｅ ｐｅ ｔｖ ｌ ｐ ｎｄ ｄ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ａ ｉｉ ｅ ｎ ｈｅ ｍｉ ｄ．Ａ ｆｅ ｇｎｅ ｉ ｏｒ ｅ ｓ ｉｒｎ ｎ ｙ ｎ ｘｅ ｔ ｒｍａ ｔｃ ｆ ｃ ｔｒ ｉ ｇ ａ ｄ ｄｒ ｉ ｇ，ｔ ｏ ｃ ｓ ｃ ｌｉ ｄ ｉ ｈ ｔ ｅ ｈｅ ｐｒ ｄｕ ｔｗａ ａ ｃｎｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｏｖ ． Ｔｈ ｎ ｔ ａ ｅ ｈｅ ｓ ｍｐｌ ｓ ｗｅ ｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｅ ｉ ｏ ｏ ｉ ｃ ｏｓ ｏ ｅ ｒ ｈａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ｂｙ ｖ ｄｅ ｐｔｃ ｍｉｒ ｃ ｐｙ，ＸＲＤ ｎｄ ＴＥＭ ． Ｔｈ ａ ｅ ｉ ｆｕｅ ｅ ｏ ａ ｃ ｎ ｔｏｎ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕ ｅａ ｉｆ ｒ ｎ ｄ ｔｖ ｓｏｎ ｔ ｉｅａ ｓ ｒｂ ｉ ｆ ｎ ｌ ｎｃ ｆｃ ｌ ｉ ａ ｉ ｅ ｒ ｔ ｒ ｎｄ ｄ ｆｅ ｅ ｔａ ｄｉｉ ｅ ｈｅｓｚ ｎｄ ｄｉｔ ｉ ｕｔｏｎ ｏ
溶胶—凝胶法制备La2CuO4粉体及光学性能研究
溶胶—凝胶法制备La2CuO4粉体及光学性能研究溶胶—凝胶法制备La2CuO4粉体及光学性能研究摘要本研究通过溶胶—凝胶法成功制备了La2CuO4粉体，并对其光学性能进行了研究。
通过调节浓度、温度和pH值等条件，优化了制备工艺，得到了高质量的La2CuO4粉体样品。
通过X射线衍射（XRD）分析，确认了样品的晶体结构为正交晶系，与理论值相一致。
通过扫描电子显微镜（SEM）观察，观察到了均匀的颗粒形貌，并进一步探究了制备工艺对颗粒形貌的影响。
通过紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）测量，考察了不同制备条件下La2CuO4粉体的吸收特性，结果显示样品在可见光区域呈现出较高的吸收率。
通过荧光光谱测量，研究了La2CuO4粉体的荧光发射特性，得到了不同工艺条件下的荧光发射峰值波长和强度的变化规律。
关键词：溶胶—凝胶法、La2CuO4、制备、光学性能引言La2CuO4是一种具有较高超导转变温度、强磁性和光学性能的材料。
因此，研究La2CuO4的制备和光学性能对于其应用具有重要意义。
溶胶—凝胶法是一种制备纳米粉体的有效方法，能够控制样品的晶体结构和颗粒形貌。
本研究旨在通过溶胶—凝胶法制备La2CuO4粉体，并对其光学性能进行深入研究。
实验部分1. 材料制备首先，制备溶胶。
将适量的La(NO3)3和Cu(NO3)2溶解在去离子水中，得到La2CuO4的溶液。
然后，制备凝胶。
将适量的柠檬酸加入溶液中，并在搅拌下控制pH值为7。
继续搅拌，使溶液均匀混合。
最后，将凝胶干燥，并在高温下煅烧得到La2CuO4粉体样品。
2. 表征分析通过X射线衍射（XRD）分析，确定La2CuO4样品的晶体结构。
通过扫描电子显微镜（SEM）观察样品的颗粒形貌，并分析不同制备条件下的颗粒大小和分布。
通过紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）测量样品的吸收特性。
通过荧光光谱测量样品的荧光发射特性。
结果与讨论1. XRD分析通过XRD分析，得到了La2CuO4样品的衍射谱图。
溶胶凝胶法
溶胶—凝胶法制备粉体溶胶－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胶溶体系，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。
此方法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料。
一、基本原理溶胶是指固体或胶体粒子均匀分散在溶液之中，固体粒子尺寸为1nm左右，含有103—109个原子，比表面积大。
胶体粒子受到布朗运动的作用可以稳定持久地悬浮在液相之中，此外粒子的表面电荷引起的双电荷层使固体粒子更加均匀的分布在溶液之中。
凝胶是随着水分的蒸发，溶胶中固体粒子间聚合能量加强，逐渐失去流动而变成的半固态物质。
分散在溶液中的固体粒子间吸引力与排斥力相当，使得凝胶中固态、液态都存在的高分散状态。
溶胶-凝胶法是以无机聚合反应为基础，以金属醇盐或无机金属盐作为前驱物，用水作为水解剂，有醇为溶剂来制备高分子化合物。
在溶液中前驱物进行水解、缩合反应，形成凝胶。
传统的溶胶-凝胶体系中，反应物通常是金属醇盐，通过醇盐缩水而得到溶胶。
但由于稀土金属的醇盐易水解、成本高等问题，限制了溶胶—凝胶法在更多领域的应用。
因此在很多领域中应用较多的是络合溶胶-凝胶法。
该法在制备前驱液时添加强络合剂，通过可溶性络合物的形成减少前驱液中的自由离子，控制一系列实验条件，移去溶剂后得到凝胶，最后再通过分解的方法除去有机配体而得到粉体颗粒。
溶胶-凝胶过程具体包括以下两个反应过程：1.水解反应是把阴离子取代成羟基，诱发综合反应，形成链状或网状交联的聚合物，金属盐类水解：ML + nH2O → M(OH2)z+n+ L z-M(OH2)z+n→ M(OH)(OH)(z-1)+n-1+ H+2．缩聚反应是把OR或L和OH换去，转换成氧化态：M-OH + M-OH → M-O-M + H2OM-OH + M-OH → M-O-M + ROH聚合程度决定于原颗粒的大小，而聚合速度取决于水解速率。
溶胶凝胶法制备高纯超细氧化铝粉体工艺的研究
溶胶凝胶法制备高纯超细氧化铝粉体工艺的研究溶胶凝胶法是一种常用的制备高纯超细氧化铝粉体的方法。
本文将从溶胶制备、凝胶形成、热处理和粉体性能等方面进行研究，以探究溶胶凝胶法制备高纯超细氧化铝粉体的工艺。
一、溶胶制备溶胶制备是溶胶凝胶法的第一步，也是制备高纯超细氧化铝粉体的关键步骤。
常用的溶胶制备方法有水解法、酸解法和碱解法等。
其中，水解法是最常用的方法。
水解法的步骤如下：1. 选择合适的铝源，如硝酸铝、氯化铝等。
2. 将铝源溶解在适量的溶剂中，如水、乙醇等。
3. 在溶液中加入适量的酸或碱，以调节溶液的pH值。
4. 在适当的温度下搅拌溶液，使铝源充分溶解。
二、凝胶形成凝胶形成是溶胶凝胶法的第二步，也是制备高纯超细氧化铝粉体的关键步骤。
凝胶形成的过程是由于溶液中的铝离子与水分子发生水解反应，生成氢氧化铝凝胶。
凝胶形成的步骤如下：1. 将溶液转移到适当的容器中，如玻璃瓶。
2. 在适当的温度下静置溶液，使凝胶逐渐形成。
3. 控制凝胶形成的速度，以获得均匀的凝胶。
三、热处理热处理是溶胶凝胶法的第三步，也是制备高纯超细氧化铝粉体的关键步骤。
热处理的目的是将凝胶转化为氧化铝粉体，并获得所需的粒径和形貌。
热处理的步骤如下：1. 将凝胶转移到适当的容器中，如烧杯。
2. 将容器放入热处理设备中，如电炉。
3. 控制热处理的温度和时间，以获得所需的氧化铝粉体。
四、粉体性能粉体性能是评价溶胶凝胶法制备高纯超细氧化铝粉体的重要指标。
常用的粉体性能测试方法有粒径分析、比表面积测定、形貌观察等。
粉体性能的主要影响因素有溶胶制备条件、凝胶形成条件和热处理条件等。
通过优化这些条件，可以获得高纯超细氧化铝粉体。
总结：溶胶凝胶法是一种制备高纯超细氧化铝粉体的有效方法。
通过溶胶制备、凝胶形成、热处理和粉体性能等方面的研究，可以优化制备工艺，获得高纯超细氧化铝粉体。
未来的研究可以进一步探索溶胶凝胶法的机理，提高制备效率和粉体性能。
溶胶-凝胶法制备粉体
（1）颗粒法
金属醇盐在水解和聚合过程中，有时会生成较大的颗粒而 沉淀，得不到稳定的溶胶。颗粒最终的状态取决于它的颗粒 大小、体系的温度和溶胶的pH值。颗粒粒径在1～5nm。
（2）聚合法 醇盐水解后的产物与反应物之间发生聚合反应，生成 MO-M键，形成聚合物颗粒，颗粒不大于1nm，
SUST
第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
介绍几种常用金属的醇盐 Si： Si(OCH3)4(液体) Si(OC2H5)4(液体) Si(OC3H7)4(液体) Ti(OC3H7)4(液体) Si(OC4H9)4 Ti(OC4H9)4 (液体) Ti： Ti(OCH3)4(固体) Ti(OC2H5)4(液体)
SUST
第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
第二章
族 ⅤA ⅤB Ⅵ La Ac
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
金属 P Sb V Ta W La Nd 醇盐实例 P(OCH3)3(液体) Sb(OC2H5)3(液体) VO(OC2H5)3(液体) Ta(OC3H7)5(液体) W(OC2H5)6 (固体) La(OC3H7)3(固体) Nd(OC2H5)3(固体)
Mg-Al： Mg[Al(iso-OC3H7)4 ]2 异 Ni-Al： Ni[Al9OC3H7)4 ]3
Ba-Zr：Ba[Zr2(OC2H5)9 ]3
Mg[Al(sec-OC3H7)4 ]2 闭联
SUST
第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
3 . 金属醇盐的合成
（1）金属和醇反应(Li Na K Ca Mg Ba等) M + nROH M(OR)n + n/2 H2
目的：用量少而起到明显的整体效果
溶胶-凝胶法制备羟基磷灰石粉体
学 Ｄ ＭＡｘ一山 型 全 自动 Ｘ衍 射 仪 对 试 样 进 行 物 相 ／ 分析 ， 描速 度为 １ 。ｒｉ ， 描角 度 （ ０ 为 ２ ～ ６ 。 扫 ２／ ｎ 扫 ａ ２） ０ Ｏ； 利用 耐 茨 公 司 ４ ９ 型 热 分 析 仪 对 试 样 进 行 热 重 分 ４Ｃ
析， 升温 速率 ５℃／ ｉ ， 高 温度 １０ ０℃ 。 ａ ｒｎ最 ０
金属 醇 盐为 反应 物 ， 应 过 程 中 ， 盐 发 生 水解 ， 反 醇 羟基 取 代醇 盐 中烷 基 并 与金 属 离 子 （ 形 成 化 学 结 合 ： Ｍ） Ｍ
一
到～ 定 量 的酸 化 的去 离 子 水 中 ， 其 在 不 同的 时 间下 使
进行 水 解 ， 到预 定 的水 解 时 间后 再 加 入 硝 酸 钙 无水 达
多， 如磷 前驱 体水 解 时间 、 解 时有 无催 化剂 的加 入 以 水
水解 时 间超 过 ４ｈ后 ， 谱 中磷 灰 石 衍 射 峰 变 得 比较 图 明显 ， 中 （ ０ ） （ １ ） 处 为 ＨＡ 的 特征 衍 射 峰 ， 其 ０ ２ 和 １２ 等 同时 还 出现 了 Ｂ 一磷 酸 三 钙 （ 一ＴＣ ） 弱 衍 射 峰 （ 口 Ｐ微 ４
பைடு நூலகம்
２ 结 果 与 分 析
图 １为经 不 同水解 时 间 的干凝 胶于 ４ ０℃下 热处 ０
理 ６ｈ后 的 Ｘ ＲＤ 图 谱 。
在室 温 下可 以 自发地 进 行 并 形 成 三维 网络 状 结 构 ， 最
终形 成 凝胶 。然 而对 于正 磷 酸 盐来 说 ， 要 适 当的 热 需 处 理才 能使 溶胶 溶液 转变 为凝胶 。 溶胶 一 凝胶 法 制 备 ＨＡ 一 般 以 亚 磷 酸 三 乙 酯或
溶胶 凝胶法及制备粉体
二、凝胶－溶胶（Sol-gel）技术
?溶胶(Sol)：是具有液体特征的胶体体系，分散介质 为液体，分散相是固体粒子 ,分散的粒子大小在 1～ 100nm 之间
?凝胶（Gel）是指胶体胶凝， 具有固体特征的胶体 体系，被分散的物质形成连续的刚性网状骨架， 网 络间具有亚微米级的孔隙， 骨架空隙(亚微米级 )中 充有液体或气体，凝胶 聚合物链的平均长度大于一 微米，如果冻等。大多数凝胶是无定形的 溶胶凝胶法是指先制成溶胶，再使之胶凝、干燥、 热 分解（烧成），而得到所需材料的方法。
·采用无机盐或金属烷氧基化合物为前驱物，将盐
或金属烷氧基化合物与过量的水反应得到凝胶状 的氢氧化物沉淀，然后用电解质（常用酸）通过 胶溶作用生成稳定的胶体。溶胶中微粒的大小依 赖于过程的各种参数
2）化学法：又可称为聚合物溶胶法（有机聚合 物胶、化学胶）
以金属醇盐为前驱物，同样，必须将醇盐溶于 相应的有机溶剂中，然后控制加水量，使醇盐 发生部分水解，接着进行聚合反应而形成溶胶。 其制备过程称为PMU路线(Polymerization of
?Sol—Gel技术关键就在控制条件发生水解、 缩聚反应形成溶胶、凝胶。
2、溶胶凝胶法分类
?按其产生溶胶及溶胶向凝胶演变的过程机 制可以分为：胶体粒子路线、有机聚合物 路线和络合物法。
1）胶体粒子路线：溶胶称粒子溶胶或物理胶， 其制备过程称为DCS路线(Destabilization of Colloidal Solutions)。
1971年，德国H.Dislich 成功地制备出SiO2-B2OAl2O3-Na2O-K2O多组分玻璃，
80年代后，玻璃、氧化物涂层、功能陶瓷粉料、复合 氧化物陶瓷材料(粉体、薄膜、纤维、晶须、块体)
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1846年 Ebelmen 发现凝胶
一、溶胶凝胶的历史
1853 Farady, 实验室Gold sol, oldest sol, still stable now days;
1861 Thomas Graham, 胶体化学作为一门学说; colloid 胶体, sol溶胶, gel凝胶, peptization胶溶, dialysis渗析, syneresis离浆
二、凝胶－溶胶（Sol-gel）技术
溶胶(Sol)：是具有液体特征的胶体体系，分散介质 为液体，分散相是固体粒子,分散的粒子大小在1～ 100nm之间 凝胶（Gel）是指胶体胶凝，具有固体特征的胶体 体系，被分散的物质形成连续的刚性网状骨架，网 络间具有亚微米级的孔隙，骨架空隙(亚微米级)中 充有液体或气体，凝胶聚合物链的平均长度大于一 微米，如果冻等。大多数凝胶是无定形的 溶胶凝胶法是指先制成溶胶，再使之胶凝、干燥、 热 分解（烧成），而得到所需材料的方法。 “溶胶-凝胶法”中的“溶胶”，一般是指液-固溶
前驱体
前驱体溶胶是由 金属无机化合物 与添加剂之间的 反应形成的密集 粒子
应用
胶体型
粉末 薄膜
无机 聚合物型
前驱体水解和聚合
主要是金属烃氧 化物
薄膜 块体 纤维 粉末
络合物型
络合反应导致较大混 合配合体的络合物的 形成
金属醇盐、硝酸 盐或醋酸盐
薄膜 粉末 纤维
3、溶胶凝胶的工艺步骤
以 醇 盐 如 Al(OC3H7)3、Al(OC4H9)3、Ti(i-OC3H7)4、 Zr(i-OC3H7)4、Si(OC2H5)4、Si(OCH3)4或金属无机盐如 AlCl3为起始原料溶于溶剂中，制成溶液, 在一定的条件 下通过水解 - 聚合，形成稳定的溶胶，通过胶凝作用转 化成凝胶，再经干燥、热处理和烧结最终得到特定无机 材料。整个过程的主要阶段为： 溶胶的制备：溶剂化作用，水解与聚合 溶胶向凝胶的转变：胶凝作用，胶凝点 凝胶向特定无机材料的转变。
定义
是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、 凝胶而固化、再经过热处理而成氧化物或其 它化合物固体的方法。
溶解 前驱体
水解
缩聚
老化
溶液
溶胶
凝胶
凝胶
1、溶胶－凝胶法的基本原理
1）水解反应：
M(OR)4 + χ H2O = M(OR)4-OH + χ ROH
2）缩合-聚合反应： 失水缩合 －M-OH + OH-M－ ＝－M-O-M－ ＋H2O 失醇缩合 －M-OR + OH-M－＝－M-O-M－ ＋ROH
缩合产物不断发生水解、缩聚反应，溶液 的粘度不断增加。最终形成凝胶——含金 属—氧—金属键网络结构的无机聚合物。 正是由于金属—氧—金属键的形成，使 Sol—Gel法能在低温下合成材料。 Sol—Gel技术关键就在控制条件发生水解、 缩聚反应形成溶胶、凝胶。
2、溶胶凝胶法分类
按其产生溶胶及溶胶向凝胶演变的过程机 制可以分为：胶体粒子路线、有机聚合物 路线和络合物法。 1）胶体粒子路线：溶胶称粒子溶胶或物理胶， 其制备过程称为DCS路线(Destabilization of Colloidal Solutions)。 · 采用无机盐或金属烷氧基化合物为前驱物，将盐
3）络和物法
使金属离子和含羟基的羧酸形成螯合物，适 当温度下缩合(使发生脂化反应)形成溶胶(Sol), 进一步蒸馏，除去生成的过量水，即进一步聚 脂化反应、缩合，形成凝胶（gel）
三种方法比较
Sol-Gel 过程类型
化学特征
调整pH值或加入电 解质使粒子表面电荷 中和，蒸发溶剂使粒 子形成凝胶
凝胶
1.密集的粒子形成凝胶网络 2.凝胶中固相含量较高 3.凝胶透明，强度较弱 1.由前驱体得到的无机聚合物构 成的凝胶网络 2.刚形成的凝胶体积与前驱体溶 液体积完全一样 3.证明凝胶形成的参数－凝胶时 间随着过程中的其它参数变化而 变化 4.凝胶透明
1.由氢键连接的络合物构成凝胶 网络 2.凝胶在湿气中可能会溶解 3.凝胶透明
或金属烷氧基化合物与过量的水反应得到凝胶状 的氢氧化物沉淀，然后用电解质（常用酸）通过 胶溶作用生成稳定的胶体。溶胶中微粒的大小依 赖于过程的各种参数
2）化学法：又可称为聚合物溶胶法（有机聚合 物胶、化学胶） 以金属醇盐为前驱物，同样，必须将醇盐溶于 相应的有机溶剂中，然后控制加水量，使醇盐 发生部分水解，接着进行聚合反应而形成溶胶。 其制备过程称为PMU路线(Polymerization of Molecular Units) 溶胶 - 凝胶转变是以簇为单位通过缩合反应长 大，直到这些胶体簇生成凝胶。该路线可以得 到比粒子胶更小的颗粒尺寸和更精细的结构
4. 溶胶－凝胶法应用
1) 粉体材料 2) 块体或多孔材料 3) 纤维材料 4) 薄膜及涂层材料 5) 气凝胶
以制备陶瓷粉体为例
钛酸钡(BaTiO3)具有良好的介电性，是电子陶瓷 领域应用最广的材料之一。传统的BaTiO3制备方 法是固相合成，这种方法生成的粉末颗粒粗且硬， 不能满足高科技应用的要求。现代科技要求陶瓷 粉体具有高纯、超细、粒径分布窄等特性，纳米 材料与粗晶材料相比在物理和机械性能方面有极 大的差别。由于颗粒尺寸减小引起材料物理性能 的变化主要表现在：熔点降低，烧结温度降低、 荧光谱峰向低波长移动、铁电和铁磁性能消失、 电导增强等。溶液化学法是制备超细粉体的一种 重要方法，其中以溶胶－凝胶法最为常用。
1971年，德国H.Dislich 成功地制备出SiO2-B2OAl2O3-Na2O-K2O多组分玻璃， 80年代后，玻璃、氧化物涂层、功能陶瓷粉料、复合 氧化物陶瓷材料(粉体、薄膜、纤维、晶须、块体)
1994年7月在美国加利福尼亚的圣地亚哥举 行的关于Sol－Gel光子学的会议上，展示了 三种很有前途的产品： 1. 西班牙的D.Levy小组演示了液晶显示器。 2. 爱尔兰的B.D.MacCraith发明的光纤传感器。 3. 法国的J.Livage制备的生物寄生检测器
溶胶凝胶法制备钛酸钡的常活泼的醇 盐，遇水会发生剧烈的水解反应，如果有足 够的水参与反应，一般将生成性能稳定的氢 氧钛。