溶胶。凝胶法的基本原理及应用

溶胶．凝胶法的基本原理及应用现状

溶胶．凝胶法(S01．Gel法，简称S．G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

1．基本原理

S01．Gel法的基本反应步骤如下：

1)溶剂化：金属阳离子M”吸引水分子形成溶

剂单元M(H20)：+，为保持其配位数，具有强烈释放

H+的趋势。

2)水解反应：非电离式分子前驱物，如金属醇盐

M(OR)。与水反应。

3)缩聚反应：按其所脱去分子种类，可分为两类

a)失水缩聚

b)失醇缩聚

2.应用

由于溶胶．凝胶技术在控制产品的成分及均匀性方面具有独特的优越性，近年来已用该技术制成Li’ra02、“NbO，、PbTjO，、Pb(Zj孙)03和BaTjO，，

等各种电子陶瓷材料。特别是制备出形状各异的超导薄膜n0]，高温超导纤维¨¨等。在光学方面该技术已被用于制备各种光学膜如高反射膜、减反射膜等和光导纤维、折射率梯度材料、有机染料掺杂型非线性光学材料等以及波导光栅、稀土发光材料等。在热学方面用该技术制备的SiO：一Ti0：玻璃非常均匀，热膨胀系数很小，化学稳定性也很好；已制成的InO，．SnO：(ITO)大面积透明导电薄膜具有很好

的热镜性能；制成的si02气凝胶具有超绝热性能等特点。

4研究展望

3.目前，对溶胶一凝胶法的研究主要集中在以下几

个方面：

1)在工艺方面值得进一步探索的问题：较长的制备周期；应力松弛，毛细管力的产生和消除，孔隙尺寸及其分布对凝胶干燥方法的影响；在凝胶干燥过程中加入化学添加剂的考察，非传统干燥方法探索；凝胶烧结理论与动力学以及对最佳工艺(干燥、烧结工艺)的探索。

2)和自蔓延法连用制备常规方法较难制备的新型纳米材料。例如

S01．GeI．EIsA(evaporati彻．induced

se堆鹬sembly)制备一些具有纳米结构的功能性材料㈦。随着人们对溶胶．凝胶法的迸一步研究，溶胶．凝胶法一定能得到更为广泛的应用，在各个方面取得更大的进展。