溶胶凝胶法制备二氧化硅薄膜(20200825195831)
溶胶凝胶法制备SiO2工艺
溶胶凝胶法制备SiO2工艺溶胶凝胶法是一种常见的材料制备方法，具有制备过程简单、产物纯度高、粒度均匀等优点。
在溶胶凝胶法制备SiO2工艺中，通过控制反应条件，可以制备出具有特定形貌、结构和性能的SiO2材料。
本文主要探讨了溶胶凝胶法制备SiO2工艺的过程、实验结果及其应用，分析了该方法的优势和不足，并提出了改进意见。
实验主要采用了硅酸酯、氢氧化钠、去离子水等原料，将硅酸酯和氢氧化钠按一定比例混合，搅拌均匀后加入去离子水，继续搅拌得到溶胶。
将溶胶在一定温度下干燥，得到干凝胶。
将干凝胶在高温下焙烧，去除有机物，得到最终的SiO2产物。
实验过程中，通过控制溶胶时间、固化温度等因素，制备了一系列不同工艺参数的SiO2样品。
采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对样品的物相、形貌和粒度进行了表征。
实验结果表明，通过控制溶胶时间、固化温度等因素，可以制备出具有不同形貌和粒度的SiO2材料。
当溶胶时间为60分钟、固化温度为400℃时，制备出的SiO2样品具有较高的纯度和良好的分散性。
XRD结果表明，制备的SiO2为结晶度良好的α-石英相。
SEM表征显示，该条件下制备的SiO2粒子呈球形，粒度分布较窄。
通过控制原料浓度、水解速率等因素，可以进一步调节SiO2的粒度和形貌。
通过溶胶凝胶法制备SiO2工艺，可以获得具有高纯度和良好分散性的SiO2材料。
实验结果表明，溶胶时间和固化温度是影响SiO2形貌和粒度的关键因素。
当溶胶时间为60分钟、固化温度为400℃时，制备出的SiO2样品具有最佳的性能。
然而，在实验过程中也发现了一些不足之处，如制备过程中有机物的挥发和残留可能会影响产品的纯度和性能。
为了提高制备效率和产品质量，建议在后续研究中可以对原料浓度、水解速率等参数进行更加深入的探讨，并尝试通过优化工艺流程和添加剂的使用来改善产品的性能。
还可以进一步拓展溶胶凝胶法制备SiO2工艺的应用领域。
由于SiO2具有优异的物理化学性能，如高透明度、低热膨胀系数等，可以将其应用于光学、电子、催化剂等领域。
溶胶凝胶法制备二氧化硅薄膜资料讲解
SiO2制备方法
采用溶胶凝胶法 以硅醇盐或硅卤化物为原料, 以醇作为共熔
剂, 加入酸或碱溶液作为催化剂, 通过硅醇盐 或硅卤化物的水解、缩聚, 形成SiO2 凝胶.采 用正硅酸乙酯( TEOS) 为原料, 典型的Sol- Gel 法( 一步法) 反应为 Si(OC2H5)4+ 4H2O ——Si(OH)4+4C2H5OH
制造超细颗粒及微球体。溶胶-凝胶法制微粉通常从喷嘴或超声 分离装置中喷出溶胶,而后在一定气氛中对微溶胶液滴进行凝胶化 处理。这一方法可对金属盐和金属醇盐的各种先驱体进行工业化 处理,由于反应对象仅仅是水, 引入杂质的可能性小，故溶胶-凝胶 法制备的超细颗粒有粒度细单分散性好,纯度高及重复性好等特点。
流程
化学过程
溶胶－凝胶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。
特点
溶胶－凝胶法与其它方法相比具有许多独 特的优点：
1)由于溶胶-凝胶法中所用的原料首先被分 散到溶剂中而形成低粘度的溶液, 因此, 就可 以在很短的时间内获得分子水平的均匀性, 在形成凝胶时, 反应物之间很可能是在分子 水平上被均匀地混合;
制备陶瓷涂层薄膜，如Al2O3涂层 制备陶瓷 ，如纤维SiO2纤维: 其基本原料是Na2 SiO3 制得的聚硅酸,
但是由于聚硅酸的多官能团性,水解缩合时易成为体型结构,为了 得到线型缩合物,必须将其部分酯化后再进行缩合。其方法是将 Na2 SiO3 溶液加入HCl再用T HF萃取分离得到硅酸的THF溶液,然后 加入醇类进行酯化。酯化度( DE )约为50%的聚硅酸酯有利于制得 线型缩合物。当浓度和分子量达到一定范围时,溶胶显示可纺性。 目前,由聚硅酸乙酯( DE= 50% )通过溶胶-凝胶法得到的先驱体溶胶 纺丝再进行热处理到900℃ ,制得连续SiO2 纤维已经工业化生产, 强度约6GPa ,模量约70 GPa ,最高使用温度为1100℃。
溶胶凝胶法制备纳米二氧化硅的研究
3、拓展应用领域：探索纳米二氧化硅在新的领域如光电器件、生物医学等 的应用潜力，为未来的科技发展提供新的可能性。
4、加强机理研究：深入研究溶胶凝胶法制备纳米二氧化硅过程中的反应机 理和过程控制机制，为优化制备工艺提供理论支持独特的尺寸效应，在许多领域展现出巨大的潜力。其中， 纳米二氧化硅（SiO2）因其优异的化学稳定性、高比表面积和良好的机械性能， 被广泛应用于催化剂载体、吸附剂、药物载体和光电器件等领域。制备纳米二氧 化硅的方法有多种
六、展望与建议
溶胶凝胶法制备纳米二氧化硅是一个富有挑战性和前景的研究领域。为了进 一步提高纳米二氧化硅的性能和应用范围，未来的研究可以从以下几个方面进行 探索：
1、开发新的前驱体和催化剂体系：通过研究新的前驱体和催化剂体系，有 望获得具有更好性能或特殊形貌的纳米二氧化硅。
2、优化制备工艺：通过对制备工艺的优化，降低成本并提高产量，有望实 现纳米二氧化硅的大规模生产和应用。
，如化学气相沉积、模板法、水热法等。其中，溶胶凝胶法由于其简便、成 本低、可大规模生产等优点，成为制备纳米二氧化硅的一种有效方法。本次演示 将探讨溶胶凝胶法制备纳米二氧化硅的过程及影响因素。
二、溶胶凝胶法的基本原理
溶胶凝胶法是一种通过控制化学反应，将前驱体溶液转化为固相凝胶的制备 技术。该方法主要涉及三个步骤：溶液的化学反应、胶体的形成和凝胶的固化。 在此过程中，前驱体溶液中的化学物质通过缩合反应形成稳定的溶胶，随后溶胶 脱水干燥形成凝
3、拓展应用领域：探索纳米二氧化硅在新的领域如光电器件、生物医学等 的应用潜力，为未来的科技发展提供新的可能性。
4、加强机理研究：深入研究溶胶凝胶法制备纳米二氧化硅过程中的反应机 理和过程控制机制，为优化制备工艺提供理论支持。
TEOS溶胶凝胶法制备二氧化硅 有机硅复合体系
TEOS溶胶凝胶法制备二氧化硅有机硅复合体系二氧化硅-有机硅复合材料由于兼具无机二氧化硅和有机硅的特性具有广阔的应用前景。
因此将纳米SiO_2和有机硅聚合物有效地复合，形成无机-聚合物复合材料，在国内外是一个非常活跃的领域，也是本论文研究的主要对象。
本文首先在阅读、分析和研究大量国内外文献资料的基础上，针对正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程制备二氧化硅、二氧化硅与有机硅形成复合体系、二氧化硅表面活性、正硅酸乙酯(TEOS)与二甲基二乙氧基硅烷(DDS)的反应等问题的国内外研究现状进行了详细的分析和总结。
在此基础上，结合正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程制备二氧化硅及前人对过程的研究现状，确定了以酸催化正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程为手段来制备活性二氧化硅中间体，并结合动态激光光散射和红外光谱为主要手段来对过程进行分析。
针对国内外对DDS-TEOS的研究，确定了本论文首先要研究不同用水量情况下，DDS对TEOS溶胶-凝胶过程的影响。
然后根据过程机理的探讨，结合在高的用水量情况下水解更充分的特征，立足于研究在高的用水量隋况下得到的二氧化硅-有机硅复合体系。
借助各种测试手段，通过控制有机硅单体的种类和反应条件，可得到具备特殊性能的复合材料。
以上述思想为主导，提出了论文题目、研究路线和研究方法，并对论文工作的主要创新点作了简要叙述。
本项研究主要包括以下四个部分：1、正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程研究动态激光光散射(DLS)方法是测量纳米及亚微米颗粒粒径的有效方法，以此作为手段来研究正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程，得到了中间产物的粒径随时间变化的曲线，能比较直观地反映出正硅酸乙酯溶胶-凝胶溶胶粒子的形成乃至凝胶生成的特征，在国内外未有文献报导。
实验过程中首先控制不同的反应条件，通过测定凝胶时间，来研究反应温度(T)、酸度(HCl∶H_2O)、用水量(H_2O∶Si-OR)、乙醇的用量(C_2H_5OH∶Si)等对酸催化正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程的影响。
溶胶凝胶法制备多孔SiO2薄膜的新方法
一 Ｏ－ ｉ 一 ［ ｉ２ Ｓ ２ 一 ＳＯ－ Ｏ ］
ｃ ｍｐ ｓ ｈ ｄｒｇ ｎ ｂ ｎ ａ ｄ ｒｓｒ ｎ ｓｌｃ ｎ ｈ ｄ ｏ ｙ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔｔｏ Ｐ ｏ ｏ ｅ ｙ ｏ ｅ ｏ ｄ． ｎ ｅｔａ ｉｉｏ － ｙ ｒｘ ｌ ｏ ｏ ｎ ｅ ｉ ｎａｉｎ． ＶＡ ｄ ｃｅ ｅ ｓ ｌ Ｓ ｉ ｅ ｒａ ｏ ’ ｓ ａ ｒｇ ｔ ｎ ｍａ ｅ ｏ ｏ ｓｓｒ ｃｕｒ ｎ ｔｅ ｔ ｅｍａ ｒｃ ｓ Ｔｈ ｏ ｏ ｓ ｓｌ ａ ｆｌ ｔ ｉｋ ｅ ｓｉ ｂ ｕ ｍ ． ｇｅ ａｉ ｋ ｓ ｐ ｒｕ ｔ ｔ ｅ ｉ ｈ ｒ ｌｐ ｏ ｅ ｓ． ｏ ｕ ｈ ｅ ｐ ｒｕ ｉ ｃ ｍ ｃ ｎ ｓ ｓａ ｏ ｔ３ ｉ ｉ ｈ
（ Ｃ Ｈ ）Ｓ Ｈ＋ —Ｈ ０＿ ｓ（ ｃＨ ）－ Ｏ ） Ｏ ２ ５３ｉ Ｏ ２ ＝ ｉｏ ２ ５４ （ Ｈ ＋
ｘ Ｏ２ｓ Ｈ Ｃ Ｈ （） ２
ｌ － Ｉ
（ Ｃ Ｈ ）一 ｉ Ｏ ＋ （ Ｈ）Ｓ （ ＣＨ ）一 Ｏ ２ ａ ４ ｓ （ Ｈ） Ｏ ｉ Ｏ ２ ａ４ （ Ｃ Ｈ ）一 Ｏ １ｊ Ｏ ｓ（ Ｈ） 一 （ Ｃ ｒ ）一 ０ ￣ ５４ （ Ｈ） 一 ｓ — — ｉＯ １ ０ ２Ｉ ４ ａ
ｎＨ 一
规则性 有关 ，和用 阳极氧化 法 和超临界 法制备
孔 Ｓ ，的扫 描 电镜 照 片具 有 明 显 的 区别 ，阳极 ｉ Ｏ
化法 制作 的多孔 膜为规则 蜂窝结 构 ，在表面一 压
多孔 性 比较好 ，由于 阳极 氧化 法 的固有特点 ，
（ ｃ Ｈ ）Ｓ ＣＨ ＋ Ｈ ０ 一 ｏ ２ ５ ３ｉ ２ ５ Ｏ ２ Ｈ ＣＨ Ｏａ ｓ
（、 ７０ Ｐ １５ ）作 为致缓 剂和发 泡剂 ，制 作 多孔 ｓ０ 薄膜 。碱 催 化使 得硅一 基 化合 物 的溶 解度 增 大 ， ｉ２ 羟
溶胶-凝胶法二氧化硅增透膜
溶胶-凝胶法二氧化硅增透膜的制备与研究一．实验目的1、了解二氧化硅增透膜的原理及制备方法；2、制造出二氧化硅增透膜；3、探究不同退火温度对二氧化硅增透膜透射率的影响；4、掌握实验数据处理方法，并能利用orgin绘图软件对实验数据进行处理分析。
二、实验原理1、溶胶--凝胶法A.溶胶--凝胶法原理溶胶--凝胶法是一种条件温和的材料制备方法。
溶胶--凝胶法(Sol--Gel法，简称SG 法)就是以无机物或金属醇盐作前驱体，在液相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。
溶胶--凝胶法就是将含高化学活性组分的化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成的氧化物或其它化合物固体的方法。
近年来，溶胶--凝胶技术在玻璃、氧化物涂层和功能陶瓷粉料，尤其是传统方法难以制备的复合氧化物材料、高临界温度(P)氧化物超导材料的合成中均得到成功的应用。
B.溶胶--凝胶法特点；1）由于溶胶--凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合；2）由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂；3）与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅需要较低的合成温度，一般认为溶胶一凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容易进行，温度较低；4）选择合适的条件可以制备各种新型材料。
但是，溶胶一凝胶法也不可避免的存在一些问题，例如：原料金属醇盐成本较高；有机溶剂对人体有一定的危害性；整个溶胶一凝胶过程所需时间较长，常需要几天或儿几周；存在残留小孔洞；存在残留的碳；在干燥过程中会逸出气体及有机物，并产生收缩。
溶胶凝胶法制备二氧化硅薄膜
溶胶凝胶法介绍
什么是溶胶凝胶法？
化学过程 应用领域
溶胶凝胶法介绍
溶胶是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,并 且不停的进行布朗运动的体系。根据粒子与溶剂 相互作用的强弱,通常将溶胶分为亲液型和憎液型 两类。由于界面原子的Gibbs自由能比内部原子高, 溶胶是热力学不稳定体系。若无其它条件限制,胶 粒倾向于自发凝聚。达到低比表面状态。若上述 过程为可逆,则称为絮凝; 若不可逆,则称为凝胶化。 凝胶是指胶体颗粒或高聚物分子互相交联,形成 空间网状结构，在网状结构的孔隙中充满了液体 (在干凝胶中的分散介质也可以是气体)的分散体系。 并非所有的溶胶都能转变为凝胶,凝胶能否形成的 关键在于胶粒间的相互作用力是否足够强,以致克 服胶粒-溶剂间的相互作用力。
热处理干凝胶
凝胶经干燥、烧结转变成固体材料的过程是溶胶凝胶法的 重要步骤, 由多孔疏松凝胶转变成可应用的材料至少有4 个 历程:毛细收缩、缩合-聚合、结构弛豫和粘滞烧结。 热处理的目的是消除干凝胶中的气孔, 使制品的相组成和显 微结构能满足产品性能的要求。在加热过程中, 干凝胶先在 低温下脱去吸附在表面的水和醇, 265 ～ 300 ℃发生(—OR) 基的氧化, 300 ℃以上则脱去结构中的(—OH)基。由于热处 理过程伴随较大的体积收缩、各种气体的释放(CO2 、H2O 、 ROH), 加之(—OR)基在非充分氧化时还可能炭化,在制品中留 下炭质颗粒, 所以升温速度不宜过快。在烧结过程中, 由于 凝胶的高比表面积、高活 凝胶粒子的开孔模型或闭孔模型, 从理论上加以计算。采用 热压烧结工艺可以缩短烧结时间, 提高产品质量。凝胶的烧 成也受凝胶骨架的影响。除骨架结构之外, 对凝胶的加热收 缩产生影响的还有凝胶的成分、气体孔径和加热速度等许 多因素。
粉体填充溶胶凝胶制备多孔纳米SiO2薄膜
粉体填充溶胶凝胶制备多孔纳米SiO2薄膜多孔SiO2薄膜具有许多优良性质，应用前景广泛。
文章以无水乙醇、正硅酸乙酯、去离子水配制胶体为基础，添加纳米二氧化硅粉体起增强胶体强度和薄膜中SiO2含量，添加硅酸钠提高胶体与粉体结合，成功制备了多孔纳米SiO2薄膜。
X-射线衍射证实所制备的薄膜为无定形，其中SiO2晶粒粒径大小约为13nm。
显微观察证实制备的薄膜完整均匀，没有开裂破坏；孔洞分布均匀，大部分孔洞尺寸约为3-5μm，少部分的孔洞尺寸不到2μm。
标签：溶胶凝胶；SiO2；薄膜，纳米；多孔引言SiO2薄膜具有硬度高、耐磨性好、绝热性好、稳定性好、光透过率高、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质，在在半导体、微波、光电子、光学器件以及薄膜传感器等领域有广泛应用前景[1-3]。
SiO2薄膜可以通过化学气相沉积、物理气相沉积、热氧化法、溶胶凝胶法、液相沉积法等方法制备。
其中溶胶凝胶法简单易行，可在较低温度下制备高纯度、高均匀性的多孔薄膜[3]。
但目前所报道的单一采用溶胶凝胶的方法由于高温中挥发量大、收缩大，容易使薄膜破损且孔隙较大[4-7]。
文章尝试在现有溶胶凝胶法制备SiO2薄膜的工艺基础上，在溶胶中添加纳米二氧化硅粉体和硅酸钠，以期降低溶胶高温收缩、提高SiO2的含量、强度和结合。
1 实验过程1.1 实验原料与过程实验所用原料包括硅酸钠（郴州三城化工有限公司）、无水乙醇（西安三浦化学试剂有限公司，分析纯）、正硅酸乙酯（南京化学试剂股份有限公司）、氨水（广东光华科技股份有限公司）、纳米二氧化硅粉体（德固赛AEROSIL 200，平均粒径12nm）、去离子水等。
在烧杯中按一下配比加入：100g去离子水中加入100g无水乙醇，并在温控磁力搅拌机上60°C搅拌，然后加入25g纳米二氧化硅粉体、30g正硅酸乙酯和5g硅酸钠，待纳米二氧化硅粉体和硅酸钠完全融入变为透明液体后缓慢滴加氨水，直至混合液体变为粘稠胶状。
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》一、引言随着纳米科技的快速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在各个领域中得到了广泛的应用。
其中，纳米SiO2材料因其高比表面积、优异的化学稳定性和良好的生物相容性而备受关注。
溶胶-凝胶法作为一种常用的制备纳米材料的方法，因其操作简单、原料易得、产物性能优良等优点被广泛应用于纳米SiO2材料的制备。
本文将详细介绍溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的工艺流程、影响因素及产物性能，并探讨其在不同领域的应用。
二、溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料1. 原料与设备溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料所需原料主要包括硅源、催化剂、溶剂等。
其中，硅源通常为硅酸酯类化合物，如正硅酸乙酯。
设备方面，需要搅拌器、恒温箱、干燥箱等。
2. 制备工艺流程（1）将硅源、催化剂、溶剂按照一定比例混合，在搅拌器中搅拌均匀；（2）将混合物在恒温箱中加热，使硅源发生水解和缩聚反应，形成溶胶；（3）将溶胶在干燥箱中干燥，得到湿凝胶；（4）对湿凝胶进行热处理，去除其中的有机物和水分，得到干凝胶；（5）将干凝胶破碎、研磨，得到纳米SiO2粉末。
3. 影响因素溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的过程中，影响因素较多。
其中，硅源的种类和浓度、催化剂的种类和用量、反应温度和时间等都会影响产物的性能。
此外，溶剂的种类和用量也会对产物的形貌和粒径产生影响。
三、产物性能通过溶胶-凝胶法制备的纳米SiO2材料具有高比表面积、优异的化学稳定性和良好的生物相容性。
此外，通过调整制备过程中的参数，可以获得不同粒径和形貌的纳米SiO2材料，以满足不同领域的应用需求。
四、应用研究1. 催化剂载体纳米SiO2材料具有较高的比表面积和良好的化学稳定性，可作为催化剂载体应用于化工、环保等领域。
例如，可将贵金属纳米颗粒负载在纳米SiO2表面，提高催化剂的活性和选择性。
2. 复合材料制备纳米SiO2材料可与其他材料复合，制备具有特殊性能的复合材料。
溶胶_凝胶法制备二氧化硅无机膜的实验研究_邱春阳
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第 34 卷第 2 期 结构从而得到改善。
玻璃与搪瓷
凝胶在干燥过 程中, 随着有 机溶剂 及水分 的逐渐 蒸 发 , 凝胶会逐渐收缩 , 如果凝胶收缩不均匀 , 就会出现表面 应力, 这种应力会引起凝胶结构的弹性形变。当干燥至一 定程度后, 凝胶的框架结构已变为刚性 , 这 时如果框架结 构承受不住应力的压缩, 就会导致凝胶框架破坏 , 使凝胶 产生裂纹或碎裂。在二氧化硅溶胶中掺杂 DM F 后 , 当溶 剂蒸发时, DM F 能够均化并降低凝胶内部所产生的应力, 在一定程度上增加二氧化硅凝胶的塑性形变和蠕动, 保持 凝胶框架的完整性, 从而抑制二氧化硅薄膜的龟裂。这种 作用机理已被 Ram an 和孔结构分析实验所证实 膜的微孔分布、 结构与干燥速率
[ 11] [ 10]
。无机
图 3 DM F 对渗透通量的影响
有密切关系, 干燥速率过快时 , 低分子的水和醇挥发快, 易凝胶, 但水解不
完全, 产生较大的应力 , 易使膜开裂; 干燥速率过慢 , 虽然成膜不易开裂 , 但凝胶时间较长, 在实际应用中受限 制。 由于 DM F沸点比水高 , 气化晚 , DMF分子在溶胶 - 凝胶过程中通过化学作用与二氧化硅形成复合结构 , 不但减小溶胶的胶粒直径, 而且降低凝胶干燥时产生的表面张力, 通过热处理 , DM F 分子逸出, 可以获得疏 松、 孔径较小的二氧化硅薄膜。由图可以看出 , 不加 DM F 时, 构成凝胶网络的质点和网络间隙大小不均匀, 引起凝胶干燥过程中应力分布不均, 从而导致膜层开裂 , 因此膜的分离性能下降 , 并且渗透通量不稳定, 曲线 出现跳跃。相反 , 加入 DM F 后, 膜的性能明显改善。说明在制备无机膜时加入 DMF 有助于膜性能的提高。 2 . 3 溶胶浓度对膜性能的影响 图 4 表示的是溶胶浓度对渗透比的影响。其中浓稀结合方式是指前 5 次采用较浓的溶胶涂膜 , 然后再 用稀溶胶涂膜。由图 4 可以看出 : 采用稀溶胶和浓稀结合的方式进行涂膜, 其效果明显高于浓溶胶涂膜。用 浓溶胶涂膜 , 因为所得的膜层较厚, 易出现缺陷 , 导致性能下降。其它两种涂膜方式相比较 , 由图可知从渗透 比角度来看 , 虽然镀膜效果即最大渗透比相差无几 , 但是采用浓稀溶胶结合镀膜 7 次即可达到最大值 , 而稀 溶胶则需要 10次才可达到最大值。此外 , 再从渗透通量角度来比较, 从图 5 可见由浓稀溶胶结合所制备的 膜其渗透通量明显大于稀溶胶涂膜时的渗透通量, 并且在最大渗透比时 , 浓稀结合方式涂膜其渗透通量是用 稀溶胶涂膜的 5倍。我们知道, 溶胶胶粒的大小与溶胶浓度有关, 一般情况下较浓的溶胶可以获得粒度较大 的胶粒 , 由于基体孔径较大 , 如果一开始就用较低浓度的溶胶 , 因为溶胶的胶粒较小, 胶粒会进入基材微孔内 堵孔 , 使有效透过气体的膜孔径变小, 结果导致扩散阻力加大, 渗透通量下降。而如果最初几次涂膜采用 浓度高、 成胶粒度大的溶胶 , 使溶胶能够在基材表面微孔 架桥 , 类似于在基体上构成 过渡层 ; 以后几次 涂膜, 采用浓度较低的溶胶 , 能够在 过渡层 上形成较薄的、 孔径细小的分离层 , 从而提高膜的性能。再从 膜的厚度及其结构考虑, 溶胶的浓度大 , 所涂的膜较厚 , 膜层容易龟裂 , 膜的性能较差。如果先用 浓溶胶 架桥 后 , 再用稀溶胶浸涂 , 膜层较薄 , 每次涂膜后缺陷修复较好 , 膜层结构得到完善。 虽然用浓溶胶涂
溶胶-凝胶法制备的SiO2––TiO2复合薄膜的自然超亲水性能的研究word精品文档11页
摘要：溶胶-凝胶法制备的SiO2––TiO2复合薄膜是由一种SiO2聚合溶液和任一种TiO2聚合溶液的母液（MS）或派生的TiO2的结晶悬浮液（CS）沉积而成。
用傅立叶红外光谱，X射线衍射和X-射线光电子能谱研究了经110或500℃热处理的MS和CS复合膜的化学结构组成。
亲水角的测量结果表明，富含TiO2的MS 薄膜表现出光诱导超亲水性，但在紫外光缺失情况下不能保持0度亲水角。
相反，CS复合膜在较大组成范围内表现出自然和持久的超亲水性。
在SiO2–TiO2界面对复合膜的超亲水性能进行了增强酸度分析，并且讨论了MS和CS膜的相对化学结构组成。
简介：在紫外线照射下锐钛矿晶型的TiO2首先表现出光诱导超亲水性。
通过诱导的光生电子（e–）/孔(h +)对使TiO2发生氧化还原（Ti4+ +e- Ti3+和2O2-+2h + O2）产生表面氧空位(O2)。
通过对分子或解离的大气水吸附，表面氧空位可以由OH基团饱和，从而产生超亲水表面即表面显示亲水角为0。
超亲水表面对水比对碳（污染）掺杂具有更高的亲和力。
因此，吸附在表面得污染物很容易被清水冲洗掉从而不须要任何洗涤剂就可产生一个自清洁表面。
然而，当复合膜表面置于黑暗中时，由于羟基中的氧被空气中的氧置换，光诱导的超亲水性能可以转变为疏水性。
从实际情况考虑，复合膜的表面不能永久性地被紫外线照射如阳光。
因此，一个理想的自洁表面有两个评判标准，即光诱导超亲水性能及其在紫外光缺失条件下的持久性。
Machida等人[ 3 ]首先报道了随着复合膜中SiO2的摩尔分数从10–30 % 增加过程中的TiO2薄膜的最佳光诱导亲水性能即复合膜可以在黑暗中保存的时间。
RENet[ 4 ]也报道了SiO2—TiO2薄膜具有良好的亲水性和可以增强对底物附着力。
结果表明，SiO2含量的增加不仅提高了锐钛矿型的TiO2的光诱导超亲水性能也提高了其光催化活性[ 5,6 ]。
为了探究复合SiO2–TiO2薄膜自清洁作用的应用，Guan[ 7 ]研究了光催化和光诱导超亲水性能之间的关系。
溶胶凝胶法制备SiO2凝胶
干燥处理
将制备好的凝胶进行干燥处理， 除去残余溶剂和水分，得到 SiO2凝胶。
03
溶胶凝胶法制备SiO2凝胶的实 验步骤
实验前的准备
实验器材
确保实验室内具备所需的实验器 材，如烧杯、搅拌器、滴管、称 量纸等，并确保其清洁干燥。
试剂准备
根据实验需求，准备好适量的硅 酸乙酯、乙醇、蒸馏水等试剂， 并确保其质量合格。
玻璃材料
通过溶胶凝胶法制备的玻璃材料具有高透过率、低反射率 、高硬度和化学稳定性等优点，在光学、电子和建筑等领 域有广泛应用。
吸附剂
溶胶凝胶法制备的吸附剂具有高比表面积、高孔容、可调 孔径等优点，在气体分离、废水处理等领域有广泛应用。
02
SiO2凝胶的制备原理
SiO2凝胶的化学性质
稳定性
SiO2凝胶具有较高的热稳定性和化学稳定性，不易与 其他物质发生反应。
目前，溶胶凝胶法已经成为一种重要的材料制备技术，尤其在制备纳米材料和特种 陶瓷方面具有显著的优势。
溶胶凝胶法的应用领域
陶瓷材料
溶胶凝胶法制备的陶瓷材料具有高纯度、高致密性、高强 度等优点，广泛应用于电子、航空航天、能源等领域。
催化剂
溶胶凝胶法制备的催化剂具有高活性、高选择性、长寿命 等优点，在石油化工、环境保护等领域有广泛应用。
将制备好的SiO2凝胶进行洗涤 ，去除杂质，然后进行干燥处
理。
实验后处理与注意事项
废液处理
01
实验结束后，应将废液进行妥善处理，避免对环境造成污染。
实验记录
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实验人员应及时记录实验过程和结果，以便后续分析和总结。
安全警示
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《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理、化学性质在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，纳米SiO2材料因其高比表面积、优异的化学稳定性和良好的生物相容性，在催化剂、生物医药、电子器件等领域具有广泛的应用前景。
溶胶-凝胶法作为一种制备纳米材料的有效方法，因其操作简便、可控制备等优点，在纳米SiO2材料的制备中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的工艺过程、影响因素及产品性能，并探讨其在各个领域的应用研究。
二、溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料1. 制备原理溶胶-凝胶法是一种通过溶胶到凝胶的转变过程来制备纳米材料的方法。
在制备纳米SiO2材料时，主要利用硅源（如正硅酸乙酯）在酸性或碱性条件下水解缩合，形成溶胶，然后通过溶剂挥发或热处理使溶胶转化为凝胶，最后经过干燥、热处理等工艺得到纳米SiO2材料。
2. 制备工艺过程（1）原料准备：选择合适的硅源、溶剂、催化剂等原料。
（2）溶胶制备：将硅源在酸性或碱性条件下加入溶剂中，通过水解缩合反应形成溶胶。
（3）凝胶化：通过溶剂挥发或热处理使溶胶转化为凝胶。
（4）干燥与热处理：将凝胶进行干燥、热处理等工艺，得到纳米SiO2材料。
3. 影响因素溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的工艺过程中，影响因素较多，主要包括原料种类及配比、反应温度、反应时间、溶剂种类、催化剂等。
这些因素均会影响最终产品的性能和产率。
三、产品性能及表征通过溶胶-凝胶法制备的纳米SiO2材料具有高比表面积、优异的化学稳定性、良好的生物相容性等优点。
通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积测试等手段对产品进行表征，可得到其晶体结构、形貌、粒径等信息。
四、应用研究1. 催化剂领域纳米SiO2材料因其高比表面积和良好的化学稳定性，可作为催化剂或催化剂载体。
在石油化工、环保等领域有着广泛的应用。
2. 生物医药领域纳米SiO2材料具有良好的生物相容性，可用于制备生物医药载体、药物缓释材料等。
溶胶-凝胶法调控木材表面附着二氧化硅薄膜的研究
ｍｏｄｉｆ ｉｅｄ ｗｏｏｄ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｇｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｏｏｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｓ ａｂｏｕｔ ４０ Ｉｘｍ ａｎｄ ｉｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅ
研 究 与分 析
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＆ ＡＮＡＬＹＳＩＳ
林 产 工 业
ＣＨＩＮＡ ＦｏＲＥＳＴ ＰＲｏＤＵＣＴＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
溶胶 一凝胶法调控木材表面 附着二氧化硅薄膜 的研究冰
刘 晓玲 吴道 念 符 韵 林
摘要 ： 采 用溶胶一凝胶法使木材表 面附着二 氧化硅薄膜 ，以改 良木材表面疏水性 、抗老化性等性能 。通过ＳＥＭ、ＥＤＡＸ、
ＦＴＩＲ等研究二氧化硅 的形态 、结构 、分布及其 与木 材表面结合的方式等 ，使用抗老化性 、润湿 角表征二 氧化硅改 良材 的表
面性能 。结果表 明：木材表面附着一层厚度 为４０ ｍ的二氧化硅薄膜 ，且薄膜 的厚度随着浸渍时 间的增加 而增加 。该二