1.2第三节 胶体晶体
胶体晶体模板法制备有序多孔镁铝水滑石
胶体晶体模板法制备有序多孔镁铝水滑石任秀梅;周爱军;孙贺雷;夏瑞【摘要】The colloidal crystal templates were prepared by using monodisperesed melamine formaldhyde microspheres with particle sizes about 1 μm,and the Mg-Al hydrotalcite-like compounds with 2:1 mole ratio of Mg and Al were successfully synthesized by a supersaturated precipitation method. Then the magnesium aluminum hydrotalcite serous was filled into the colloidal crystal templates with the effection of capillary,and the colloidal crystal templates were removed by calcification after the solidification process. The morphology and structure of orderly porous magnesium aluminum hydrotalcite were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy,X-ray diffractionanalysis,thermogravimetric analysis,differential scanning calorimeter and scanning electron microscopy. The results showed that the orderly porous magnesium aluminum hydrotalcite with more uniform aperture size was obtained when the volume fraction of magnesium aluminum hydrotalcite serous was 5％.%以粒径约1μm的单分散三聚氰胺-甲醛微球制备得到胶体晶体模板,采用低过饱和沉淀法制备的镁铝摩尔比为2:1的镁铝水滑石,将合成的水滑石悬浊液通过毛细效应的作用填充至胶体晶体模板间,待固化后经过煅烧去除胶体晶体模板,制备有序多孔镁铝水滑石.通过傅里叶红外光谱、X射线衍射分析、热重分析、差示扫描热分析、扫描电子显微镜对有序多孔镁铝水滑石的结构及形貌进行表征.结果表明,当加入体积分数为5％镁铝水滑石悬浊液时,去除模板后可得到孔径大小较为均一且排列有序的多孔镁铝水滑石.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】5页(P52-56)【关键词】有序多孔材料;镁铝水滑石;胶体晶体;模板法;三聚氰胺-甲醛微球【作者】任秀梅;周爱军;孙贺雷;夏瑞【作者单位】武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉 430205;武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉 430205;武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉 430205;武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉 430205【正文语种】中文【中图分类】TB303近年来，有序多孔材料因其特定的孔道结构，如孔道分布较均匀且结构有序等特征而备受关注，有序多孔材料可应用于分离［1-2］、吸附［3-4］、催化材料［5］、阻隔材料等多个领域［6-8］。
2-胶体晶体
第21卷 第5期大学化学2006年10月胶体晶体李澄 齐利民(北京大学化学与分子工程学院 北京100871) 摘要 简要综述胶体晶体的研究进展情况,主要介绍胶体粒子的简单自组装、模板引导下的自组装和二元胶体晶体组装等几类主要的胶体晶体制备技术,并概述胶体晶体在光子晶体、传感器、光子纸张、三维有序大孔材料、二维纳米结构阵列等方面的应用。
胶体一般是指分散相颗粒的特征尺度大约介于1n m～1μm之间的分散体系,例如溶胶便是一种典型的固/液分散体系,即由固态的胶体粒子(或胶粒)均匀分散于连续的液态介质而形成的胶体分散体系。
所谓单分散胶体粒子则意味着体系中所有胶粒具有高度均一的大小、形状、化学组成、内部结构及表面性质。
由一种或多种单分散胶体粒子组装并规整排列而成的二维或三维有序结构统称为胶体晶体(coll oidal crystals)。
胶体晶体与普通晶体在结构上十分相似,只是胶体晶体中占据每个晶格点的是具有较大尺度的胶粒,而不是普通晶体中的分子、原子或离子。
人们很早就发现,自然界中的一种天然多彩宝石———蛋白石(opal)就是由单分散二氧化硅球形颗粒(直径150～400n m)密堆积而成的胶体晶体[1]。
由于二氧化硅颗粒本身没有颜色,这里的颜色产生于重复周期与可见光波长可相比拟的胶体晶体对可见光的布拉格衍射,也称为结构颜色。
最近,人们又发现澳大利亚一种甲虫的背部介壳所具有的金属光泽来源于它内部的类蛋白石结构,即该介壳是由透明的单分散球形颗粒(直径250nm)严格六方密堆积而成的胶体晶体[2]。
自然界中蛋白石结构的存在引起了人们对胶体晶体的关注,而近20年来有关光子晶体的研究则大大激发了人们对于胶体晶体的研究兴趣,因为胶体晶体构成了潜在的光子晶体和制备光子晶体的模板[3]。
目前,人们已经能够在实验室中合成多种多样的胶体晶体(也称作合成蛋白石),其中使用最多的单分散胶体粒子为球形的二氧化硅胶体颗粒和聚合物乳胶颗粒,图1给出了典型的二氧化硅胶体晶体[4]和聚苯乙烯(PS)胶体晶体[5]的扫描电镜(SE M)照片。
胶体晶体模板法制备多孔硅胶
胶体晶体模板法制备多孔硅胶
胶体晶体模板法是一种制备多孔硅胶的有效方法。
这种方法主要是利用胶体晶体作为模板，通过化学腐蚀或电化学腐蚀的方式将硅胶中的胶体粒子去除，从而得到多孔硅胶。
以下是胶体晶体模板法制备多孔硅胶的一般步骤：
1.制备胶体晶体模板：选择合适的硅酸盐、氢氧化物、氧化物等作
为原料，采用溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、电化学沉积法等方法制备出具有三维有序孔结构的胶体晶体模板。
2.制备硅胶溶液：将硅源（如硅酸盐、硅烷等）与交联剂、催化剂
等添加剂混合，制备出硅胶溶液。
3.硅胶渗透与胶体晶体模板的组装：将硅胶溶液渗透到胶体晶体模
板中，使硅胶充分填充到模板的孔隙中。
4.热处理与模板的去除：在一定温度下对组装好的硅胶/胶体晶体模
板进行热处理，使硅胶交联固化，同时使胶体粒子在模板中发生溶解或腐蚀，最终得到多孔硅胶。
5.后处理：对多孔硅胶进行洗涤、干燥等后处理，以提高其性能和
稳定性。
通过以上步骤，可以制备出具有三维有序孔结构的、具有优异性能的多孔硅胶。
2021新教材高中化学第三章晶体结构与性质1.2晶胞课件 人教版选择性必修2
1
2
4
[基础•初探]
2.晶胞中粒子数目的计算(均摊法)及晶体化学 式的确定
(1)晶体化学式的含义 一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原子或离 子数目的 最简整数比 。
(2)用均摊法确定晶胞中粒子的个数 ①立方晶胞中粒子的计算方法
[基础•初探]
例如：在较高温度时，钾、氧两种元素形成的一种晶体结构，则该化合物
A.XYZ
B.X2Y4Z
C.XY4Z
D.X4Y2Z
答案：B
[课堂•专练]
【典例 5】已知某化合物的晶体是由以下最小单元密置堆积而成 的，关于该化合物的以下叙述中错误的是（ ）
A．1 mol 该化合物中有 1 mol Y B．1 mol 该化合物中有 3 mol Cu C．1 mol 该化合物中有 2 mol Ba D．该化合物的化学式是 Y Ba2Cu3O6
钠钠、、锌锌、碘、、碘金、刚金石刚晶石胞晶示胞意示图意图
1.金属钠的一个晶胞的原子数= 1+8 1 =2 8
2.金属锌的一个晶胞的原子数= 1+8 1 =2 8
3.碘的一个晶胞的原子数=12 1 +16 1 =8 28
4.金刚石的一个晶胞的原子数= 6 1 +8 1 +4=8 28
[基础•初简单探立] 方
答案：A
[课堂•专练]
题型四：利用均摊法计算晶胞中微粒间的距离
【典例 6】科学家可视化了某复杂钙钛矿晶体结构系统的三维原子 和电子密度结构。如图，以 1 号原子为坐标原点，晶胞参数为单位 长度建立坐标系。下列有关说法错误的是( )
A.该晶体的化学式为 CaTiO3 B.Ti 原子位于氧原子形成的正八面体中心
胶体
均一、透明 稳定 能透过 能透过
1-100nm
>100nm
分子集合体、 大量分子或离 子的集合体， 高分子 呈固态或液态 较均一 较稳定 能透过 不能透过
不均一、不透明
不稳定 不能透过 不能透过
课堂练习
1 、用特殊方法把固体物质加工到纳米级 (1nm ～ 100nm)的超细粉末粒子，然后得到纳米材料。下 列分散系中分散质的微粒直径和这种粒子具有相 同数量级的是（ C ） A、溶液 B、悬浊液 C、胶体 D、乳浊液 2、下列物质分离方法中，根据微粒大小进行分离 的是（ CD ） A、蒸馏 B、重结晶 C、过滤 D、渗析
分散质：分散系中分散成微粒的物质。 分散剂：分散系中微粒分散在其中的物质。 例：取10g NaCl配成100ml溶液，分散系是 NaCl溶液 分散质是 NaCl ，分散剂是 水 。
二、分散系的分类
按分散质粒子大小分：浊液，溶液，胶体 分散系 浊液 溶液 胶体
分散质粒子直径（nm）
>100
＜1
1～100
使胶体聚沉的方法： ⑴加热、搅拌 ⑵加（酸、碱、可溶性盐等）电解质溶液 ⑶加胶粒带相反电荷的胶体
3、电泳（说明胶体粒子带电荷）
在外加电场的作用下，胶体粒子在分散剂里向阴极 或阳极作定向移动的现象。
阳极附近颜色变浅
阴极附近颜色变深
通电前
通电后
Fe(OH)3胶体的电泳现象实验
胶体的制备： （1）分散法：将较大的粒子粉碎成胶体粒子大小的
第2章 元素与物质世界
第1节 元素与物质的分类 第2课时 一种重要的混合物——胶体
一种重要的混合物 ——胶体
清晨，当太阳升起的时候，你漫步在茂密的树林 里，可能会看到缕缕阳光穿过枝叶，洒落在地面上。 这美丽景象的成因是什么？
葡萄糖敏感型聚合物胶体晶体水凝胶的研究
华东理工大学学报(自然科学版)Journal of East China University of Science and Technology (Natural Science Edition )Vol.33No.32007206收稿日期:2006206230作者简介:戴 晔(19782),男,江苏泰兴人,博士生,研究方向:胶体晶体在化学传感器中的应用。
通讯联系人:包 华,E 2mail :baohua @ 文章编号:100623080(2007)0320350204葡萄糖敏感型聚合物胶体晶体水凝胶的研究戴 晔1, 包 华1, 林嘉平1, Step hen H Foulger 2(1.华东理工大学材料科学与工程学院,超细材料制备与应用教育部重点实验室,上海200237;2.School of Materials Science and Engineering ,Center for Optical Materials Science andEngineering Technologies ,Clemso n University ,Clemson ,SC 29634,U SA ) 摘要:在聚丙烯酰胺水凝胶链段上引入葡萄糖分子,同时在水凝胶内嵌入聚苯乙烯胶体晶体,制备了葡萄糖敏感型聚丙烯酰胺胶体晶体膜。
伴刀豆球蛋白可与葡萄糖分子偶合而在聚合物链段间形成交联,水凝胶体积收缩,胶体晶体带隙蓝移约30nm 。
相对于固定在聚丙烯酰胺链上的葡萄糖分子,伴刀豆球蛋白与游离葡萄糖分子的偶合常数更大,游离葡萄糖可打断已形成于聚合物链上的葡萄糖与伴刀豆球蛋白间的交联,胶体晶体带隙红移。
研究表明:该胶体晶体水凝胶可检测最低葡萄糖浓度为5mmol/L ,且离子强度(50mmol/L NaCl 溶液)对葡萄糖浓度分析时带隙位移没有影响。
关键词:胶体晶体;带隙;葡萄糖;伴刀豆球蛋白;水凝胶中图分类号:O631文献标识码:ASynthesis of Polymerized Crystalline Colloidal Array H ydrogel Film with G lucose Stimulated Stop B and ShiftDA I Ye 1, B A O H ua 1, L I N J i a 2pi n g 1, S tep hen H Foul ger2(1.Key L aboratory f or Ult raf i ne M ateri als of M i nist ry of Ed ucation ,S chool of M ateri als S cience and Engi neeri ng ,East Chi na U ni versit y of S cience an d Technolog y ,S han g hai 200237,Chi na;2.S chool of M ateri als S cience an d Engi neeri ng ,Center f or O ptical M ateri als S cience andEngi neeri n g Technologies ,Clemson U ni versit y ,Clemson ,S C 29634,US A )Abstract :The polymerized crystalline colloidal array (PCCA )hydrogel film was made by introducing glucose and polystyrene crystalline colloidal array (CCA )into polyacrylamide hydrogel.The hydrogel filmshrinks arising from t he association between gluco se and concanavalin A (Con.A )result s in t he stop band of PCCA blue shift s correspondingly about 30nm.Because of higher association constant between Con.A and f ree gluco se compared to glucose on polyacrylamide chain ,free glucose can break t he crosslinkage between Con.A and glucose in t he polymer mat rix ,and t he stop band of PCCA will red shift.The result s show t hat ,t he minimum co ncent ration of gluco se which can be detected is 5mmol/L and t he ionic strengt h (50mmol/L NaCl solution )has no influence on t he stop band shift of PCCA.K ey w ords :crystalline colloidal array (CCA );stop band ;glucose ;concanavalin A ;hydrogel 自从Yablonovitch 等提出光子晶体的概念以来[1],光子晶体引起了广泛关注。
2.1.2 胶体课件(共32张PPT)
当
自
主
A．都能透过滤纸
B．都呈红褐色
堂 达
预
标
习 探
C．具有相同的微粒直径 D．都不能稳定存在
提
新
素
知
养
A [由于二者的分散质微粒直径均小于滤纸孔隙，故二者均能
课
核 心
透过滤纸，A 正确；FeCl3 溶液呈棕黄色，B 不正确；FeCl3 溶液与
时 分
突 破
Fe(OH)3 胶体二者分散质微粒直径不同，C 不正确；FeCl3 溶液和
素 养
已不是胶体，故无丁达尔效应，错误；D 选项将 Fe(OH)3 胶体长时 课
核
时
心 突
间加热，胶体被破坏，有 Fe(OH)3 沉淀生成，正确。]
分 层
破
作
攻
业
重
难
返 首 页
19
当
自
堂
主
达
预
标
习 探
上述 C 项中加入过量盐酸时，可能观察到的现象是什么？
提
新
素
知
养
[答案] 先生成红褐色沉淀，然后沉淀溶解形成棕黄色溶液。
第2章 元素与物质世界
第1节 元素与物质的分类 课时2 一种重要的混合物——胶体
2
当
自
堂
主
达
预
标
习
提
探 新
目标与素养：1.了解分散系的含义及其种类，知道胶体是一种常 素
知
养
见的分散系。(宏观辨识)2.了解胶体的丁达尔现象、聚沉等性质，了
课
核 心
解胶体的性质在生活中的简单应用。(社会价值)
时 分
突
层
当 堂
组装胶体晶体用单分散二氧化硅颗粒的制备
组装胶体晶体用单分散二氧化硅颗粒的制备胶体晶体是一种能够展示多种光学和电学性质的材料。
其基本结构由胶体颗粒有序排列构成。
为了制备高质量的胶体晶体，需要使用单分散颗粒。
二氧化硅颗粒是最常用的胶体颗粒之一，具有良好的单分散性和稳定性。
因此，本文将介绍二氧化硅颗粒的制备方法以及其在胶体晶体中的应用。
1. 溶胶-凝胶法这种方法是最为常用的制备单分散二氧化硅颗粒的方法之一。
过程包括以下步骤：(1) 溶液的制备：在较弱的碱性条件下，将硅酸酯、乙醇和水混合并搅拌，得到一个均匀的溶液。
(2) 凝胶的形成：加入小量的水，形成凝胶。
水的加入速度要缓慢，以避免形成大颗粒。
(3) 水洗：将膠体用水进行洗涤，以去除残留物质，并同时去除粒径不均的颗粒。
(4) 干燥：使用真空干燥器将洗涤后的凝胶干燥。
这将导致颗粒与离子肌球纤维结合，从而高质量地制备单分散颗粒。
2. 微乳液法这种方法与溶胶-凝胶法相似，但使用的是微乳液。
实质上，这种方法使用了一种水-油-水的微乳液，在此液相中，硅酸酯很容易被加入。
发生凝胶化反应后，便可以获得单分散颗粒。
3. 真空旋转蒸发法这种方法是一种较为独特的制备单分散颗粒的方法，由于其复杂性和成本较高，因此用得比较少。
(1) 溶液的制备：将硅酸酯、有机溶剂以及表面活性剂混合均匀，形成一个具有胶体特性的溶液。
(2) 湿润剂的添加：将无水硅酸引入过滤管中，然后在将湿润剂添加到过滤器中。
(3) 真空旋转蒸发：将样品放入旋转淋浴器，通过增加负压来加速水分的蒸发，从而形成固体。
4. 喷雾干燥法将单分散二氧化硅颗粒应用于制备胶体晶体可以产生稳定且均匀的结构。
其特性取决于颗粒的大小、形状和对称性。
在胶体晶体中，颗粒排列趋向于发生最密堆积。
通过制备胶体晶体，可以产生具有光学和电学性质的新材料。
胶体的概念分类特征
胶体的概念分类特征胶体是一种处于两相之间的混合体系，由微粒（也称为胶体颗粒）分散在连续介质（也称为分散介质）中构成。
胶体具有特殊的物理化学性质，其粒径通常在1-1000纳米范围内，介于溶液和悬浮液之间。
在胶体中，微粒的分散状态决定了其独特的特征和行为。
以下将对胶体的概念、分类和特征进行详细阐述。
一、胶体的概念和基本特征：1. 概念：胶体是由微粒分散在连续介质中的混合体系，微粒的大小范围在纳米至微米级别。
胶体中的连续介质可以是气体、液体或固体，而微粒可以是无机物、有机物或生物物质等。
胶体的形成是由于微粒与介质之间的相互作用力和表面特性的影响。
2. 分散相和分散介质：胶体的微粒是分散在连续介质中的，微粒被称为分散相，连续介质被称为分散介质。
分散相的形态可以是固体、液体或气体，而分散介质常见的是液体。
分散相和分散介质之间的作用力决定了胶体颗粒的分散状态和稳定性。
3. 胶体粒子的大小：胶体粒子的大小一般在1-1000纳米的范围内，小于1纳米的粒子称为分子胶体。
胶体粒子的尺寸决定了其表面积和界面活性，也影响着胶体的光学、电学、磁学和力学性质。
4. 胶体的稳定性：胶体稳定性是指胶体颗粒在分散介质中的分散状态的持久性。
稳定的胶体指颗粒保持分散状态，不会迅速沉淀、聚集或凝胶，而不稳定的胶体则容易发生颗粒聚集和沉淀。
胶体的稳定性受到表面电荷、间隙电解质、溶剂性质、温度等因素的影响。
5. 光学性质：胶体颗粒的尺寸与光的波长相近，因此能够发生散射和吸收现象。
这使得胶体呈现出特殊的颜色和光学效应。
例如，胶体溶液呈现出混浊的外观，墨水的黑色和乳液的白色就是胶体溶液的典型例子。
6. 电学性质：胶体中的微粒带有电荷，并且可以在电场的作用下发生迁移。
胶体中的电荷分布和电荷间的相互作用力决定了胶体的稳定性，也使得胶体具有电泳、固体电解质效应等特殊电学性质。
二、胶体的分类：根据分散相的形态和分散介质的性质，胶体可以分为以下几类：1. 溶胶：溶胶是由固体微粒分散在液体分散介质中。
高中化学鲁科版必修1 2.1.2 一种重要的混合物—胶体
。[Cu、CuO、Cu2O、CuCl2、CuSO4、
Cu(OH)2、Cu(NO3)2 、S、SO2、SO3、H2S
、H2SO3 、 H2SO4、Na2S、 CuSO4]
单质
金属单质：Cu
非金属单质：S
化合物
氧化物： SO2、SO3、 CuO、Cu2O、 酸： H2SO3 、H2SO4、H2S、
(1)明矾净水； (2)FeCl3溶液用于伤口止血。 (3)冶金厂大量烟尘用高压电除去。
2019/8/31
8
概括·整合
问题5 三种分散系的比较
分散系 溶液
胶体
浊液
分散质微 粒粒度
外观
＜1nm
均一透明
1~100n ＞100nm m
较均一透明 不均一不透明
稳定性
2019/8/31
稳定
较稳定 不稳定
9
交流·研讨
分散系类别 溶液
胶体
浊液
分散质粒度
1n
m
2019/8/31
100n m
4
活动·探究
问题3 胶体的性质
当可见光束通过胶体时，在入射光 侧面可观察到明亮的光区。 丁达尔 现象 分散质微粒对可见光散射形成的。
可用于区分溶液与胶体。
2019/8/31
5
活动·探究胶体中的分散质微粒在直源自电的作 用下产生定向移动的现象叫电泳。
电泳 分散质微粒细小具有巨大的比表面积， 能较强吸附电性相同的离子而带电。
有广泛的实用价值，例如电泳电镀 。
2019/8/31
6
活动·探究
分散质聚集成较大的微粒，在重 力作用下形成沉淀。
聚沉 加热、搅拌、加可溶性盐等均可 引起聚沉。
高一化学必修一胶体课件
高一化学必修一胶体课件
学习化学，发现胶体世界的神秘和美妙。本课件将带你了解胶体的概念、制 备与分类、性质和应用等内容。
胶体的概念
定义
介绍胶体的定义及胶体与溶液的区别。
胶体特点
描述胶体的特殊属性，例如悬浮性和界面作用。
胶体的分类
按分散系统分类
阐述分散相和分散介质的组合， 如气体溶胶、液体溶胶和固体溶 胶等。
应用胶体
土壤胶体的作用
介绍胶体对土壤结构和根系生长 的作用，胶土复合材料在建筑和 农业方面的应用。
印刷油墨的应用
阐述印刷油墨中胶体的组成和作 用，并介绍印刷油墨的种类和特 点。Fra bibliotek药物的应用
讲解胶体在药物领域的应用，如 微胶矿、聚合物纳米胶束等。
小结
1 胶体的概述
回顾胶体的概念和特点。
2 胶体的分类和制备
按分散相和分散介质的不 同分类
介绍不同胶体的分类方式，如乳 胶、凝胶、溶胶和固胶等。
按粒径大小分类
讲解胶体分散相的粒径大小与其 命名的关系，如胶体、胶束、微 胶矿等。
胶体的制备和检验
1
质量分数的计算
2
介绍质量分数的概念和计算方法，以及
质量分数在胶体制备中的应用。
3
制备方法
探讨胶体制备的多种方法，如电泳、火 焰燃烧法等。
检验方法
分析不同胶体的检验方法，如悬浮液流 变性质测定、胶体的重量法检验等。
胶体溶液的性质
光学性质
解释胶体的光学性质，如泰 井效应和溶胶与胶束的颜色 变化。
过滤特性
讲解胶体的过滤特性，如胶 体的黏稠和胶体过滤的特殊 性。
稳定性
说明胶体稳定的原因和如何 控制胶体的稳定性，在药物 和涂料等领域的应用。
化学人教版(2019)必修第一册1.1.2胶体(共24张ppt)
往沸水中滴加饱和FeCl3 溶液后，可稍微加热煮沸，但不宜长时间加热，原因是
长时间加热能够导致Fe(OH)3形成沉淀。
Fe(OH)3沉淀
针对训练
1. 根据中央电视台报道，近年来，我国的一些沿江或沿海城
市多次出现大雾天气，致使高速公路关闭，航班停飞，雾属
于下列分散系中的（ D ）
A．溶液
B．悬浊液
C．乳浊液
Fe(OH)3(胶体)+3HCl
向Fe(OH)3胶体中逐液，稀FeCl3 溶液不利于Fe(OH)3 胶体；
实验中是向沸水中滴加饱和FeCl3 溶液，不能直接加热饱和FeCl3 溶液；
不能用自来水代替蒸馏水，因为自来水含有其他杂质会使Fe(OH)3 形成沉淀；
悬浊液 乳浊液
2、胶体
其中胶体按分散剂来分可分为: 气溶胶、液溶胶、固溶胶
气溶胶
晨雾
烟
白云
固溶胶
烟 水 晶
有 色 玻 璃
液
溶 胶
牛 奶
豆 浆
4、胶体的性质：
（1）丁达尔效应：
当一束可见光通过胶体时，可 以看到一条光亮的“通路”，这 条光亮的“通路”是由于胶体粒 子对光线的散射（光波偏离原来 的方向而分散传播）形成的，叫 丁达尔现象。
（4）电泳现象：
胶体粒子带有电荷，在外加电场作用下， 胶体粒子在分散剂里作定向移动，这种现象叫 做电泳。
Fe(OH)3胶体粒子带正电荷
有些胶体无电泳现象 ( 胶体粒子不带电)
【思考】电泳现象可以区分胶体 和溶液吗？
Fe(OH)3胶体
5、胶体性质的应用： （1）胶体的聚沉：
用一定的方法使胶体粒子聚集长大，形成了颗粒 较大的沉淀从分散剂里析出，这个过程叫做聚沉。
1.1.2胶体课件高一上学期化学人教版
作 者
2.当光束通过下列物质时，会出现丁达尔效应的是( A )
①酒精溶液 ②Fe(OH)3胶体 ③FeCl3溶液
④云、雾
⑤泥浆水
A．②④
B．①③⑤ C．③④⑤ D．①②④
作者编号：35003
作 者
3.下列有关分散系的叙述中，不正确的是( C )
A．溶液、胶体相对较稳定，而悬浊液和乳浊液均不太稳定 B．区别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液可利用胶体具有丁达尔效应 C．Fe(OH)3胶体的制备可向煮沸的稀氢氧化钠溶液中滴加几滴 FeCl3溶液 D．胶体区别于其他分散系的本质特征是胶体分散质粒子直径大 小质
性质二:电中性
电中性： 在胶体中胶粒可能带正电可能带负电也可能不带电，但胶体整体不显电性 Fe(OH)3胶粒带正电 硅胶胶粒带负电
作者编号：35003
三、胶体的性质
性质三:电泳 带电的胶粒在电场作用下作定向移动的现象，即称为电泳
医疗卫生
血液透析、电泳分离蛋白质 和氨基酸等
工业生产 静电除尘
作者编号：35003
三、胶体的性质
性质四:聚沉 胶体粒子聚集成较大的颗粒（胶粒直径大于100nm）形成沉淀的过程
可使胶体聚沉的方法有： 明矾净水效果图
①加酸、碱、盐的溶液；
日常生活：制豆②腐加带相反电荷胶粒的胶体；
③加热或搅拌。
作者编号：35003
FeCl3止血 不同血型不能互相输血
四、胶体的应用
三、Fe(OH)3胶体的制备
作者编号：35003
三、Fe(OH)3胶体的制备
取1个100mL小烧杯，向烧杯中加入40mL蒸馏水，将烧杯中的蒸馏水加热至沸 腾，向沸水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热
1.2第三节 胶体晶体
SiO2本是无色
澳大利亚，甲虫背部的壳，具有金属光泽
2012-9-13
6
人工合成胶体晶体
二氧化硅球形胶粒
聚苯乙烯球形胶粒
7
组装而成的胶体晶体
2012-9-13
胶体晶体
主要内容
1.制备方法 2.胶体晶体应用
A
B
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1. 胶体晶体的制备方法
单分散胶体 粒子制备 模板法胶体 粒子组装
PS亚微米球粒阵列蒸发沉积上Au 带有规则空洞的胶体球阵列
沉积法
刻蚀法
以胶体晶体为模板制备得到的复杂二维有序结构
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2.3 胶体晶体与仿生
自然界中许多生物体的器官,如昆虫的甲壳、蝴蝶翅 膀和孔雀羽毛等,都具有和胶体晶体相同或类似的结 构，并因此而拥有漂亮的颜色。 生物体中的结构颜色告诉我们,在人类提出胶体晶体 的概念之前,生物体就在很好地制备和利用胶体晶体, 来展示其漂亮的颜色或构筑保护色和警戒色。
19 2012-9-13
图案化表面模板法组装复杂胶体晶体结构 五角状排列 三角形排列 苯实 乙例 烯 胶 体 晶 体 制 备 : 螺旋链状 双层结构 特定凹槽结构的平面基底做模板，胶体分散液流动沉积 20
2012-9-13
粒子直径 a 0. 9m b c d 0.7 m 2 m 2.72 m
第一章 胶体的制备
1 2012-9-13
胶体的制备
1 2
主要内容
3
胶体
单分散 体系
胶体 晶体
2 2012-9-13
第三节
胶体晶体
3 2012-9-13
晶 体
晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性，在结 晶过程中，在空间排列形成具有一定规则的几何外 形的固体。 晶体有三个特征： (1)晶体有整齐规则的几何外形； (2)晶体有固定的熔点； (3) 晶体有各向异性的特点。晶体中不同的方向上具 有不同的物理性质。 晶格：组成晶体的结构微粒在空间规则排列在一定 的点上，这些点有一定的几何形状，叫做晶格
1.2 胶体
分散质
分散剂
一种或几种物质分散到另一种物质中 形成的的混合物
分散系
乳浊液
悬浊液
分散系 溶液
胶体
透明、 宏观特征 均一、
稳定
分散质 微粒直径 <1 nm 1~100 nm
1 nm=10-9 m
悬浊液 乳浊液
浑浊、 不稳定
>100 nm 固体颗粒
小液滴
分散系 溶液
胶体
A．(NH4)2SO4 C．NH4NO3
B．NH4HCO3 D．NH4Cl
课堂练习
同步练习册P35~36 探究学习
制作豆腐 明矾净水 土壤保肥 水泥硬化 高压电除尘
河海交汇处三角洲的形成 FeCl3溶液用于伤口止血 红黄蓝墨水不能混用
课堂练习
1.下列分散系不属于胶体的是( B ) A. 有色玻璃 B. 氯化钠溶于水 C. 烟和雾 D. 蛋清溶液
2. 除去淀粉胶体中氯化钠的方法是( B ) A. 过滤 B. 渗析 C. 电泳 D. 蒸馏
课堂练习
3.下列说法中正确的是（ D ） A. 溶液和胶体的本质区别是丁达尔效应 B. 制备FeCl3的方法是将饱和FeCl3溶液加热 煮沸 C. 渗析是鉴别溶液和胶体的最简便的方法 D. 胶体是一种稳定的分散系
课堂练习
4. 把稀H2SO4逐滴加入到氢氧化铁胶体中 有什么现象？为什么？
5. 已知土壤胶体胶粒带负电荷，因此在 水稻田中，施用含氮量相同的下列化肥 时，肥效较差的是 “卤水点豆腐，一物降一物”
主要方法： 加入酸、碱、盐 加热或搅拌 加入带有相反电荷胶粒的胶体
4.胶体的提纯
Fe(OH)3 胶体的制备
制备方法：取洁净的烧杯，加入适量蒸馏 水，用酒精灯加热至沸腾，向其中逐滴加 入FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色， 停止加热。
胶体晶体研究报告
胶体晶体研究报告
胶体晶体是由固体颗粒在稳定分散的胶体介质中自组装形成的大尺寸晶体结构。
胶体晶体具有周期性的排列和高度有序的结构，具有很多独特的物理和化学性质，因此在材料科学、光学、电子学等领域具有广泛的应用前景。
本研究报告主要研究了胶体晶体的制备方法、结构特征以及性质和应用等方面。
首先，我们采用溶剂挥发法制备了二维胶体晶体。
实验过程中，我们选择了适当的颗粒浓度和溶剂挥发速度，通过控制溶剂挥发过程中的物理参数，成功获得了具有较大尺寸和高度有序结构的胶体晶体。
其次，我们利用扫描电子显微镜（SEM）观察了制备得到的
胶体晶体的表面形貌和结构特征。
实验结果显示，胶体颗粒的排列呈现出六方紧密堆积的结构，具有周期性的孔隙和通道。
然后，我们对胶体晶体的光学性质进行了研究。
通过紫外可见光谱测试，我们发现胶体晶体具有光子禁带的特征，表现出了反射峰和透射谷。
并且，我们利用不同颗粒尺寸和浓度的胶体制备了具有不同光子禁带特性的胶体晶体。
最后，我们讨论了胶体晶体在光学传感、光子学器件和光催化等领域的应用前景。
胶体晶体具有调控入射光波长和传播方向的能力，可以用于设计和制备各种功能材料和器件，例如光子晶体波导、传感器和太阳能电池等。
综上所述，本研究报告通过制备胶体晶体、分析其结构和性质以及探讨其应用前景，深入研究了胶体晶体的基本特性和潜在应用。
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图案化表面模板法组装复杂胶体晶体结构 五角状排列 三角形排列 苯实 乙例 烯 胶 体 晶 体 制 备 : 螺旋链状 双层结构 特定凹槽结构的平面基底做模板，胶体分散液流动沉积 20
2012-9-13
粒子直径 a 0. 9m b c d 0.7 m 2 m 2.72 m
2）二维纳米结构阵列模板功能
二维纳米结构阵列和微图案的可控构建，对于制 造微纳电子器件及光学器件、制备生物芯片和化 学传感器等有重要意义
胶体球粒可在固体基底表面组装成六方密堆积排 列的二维胶体晶体,每3个相互接触的球间存在一个 三角状的空隙，这些空隙在基底上同样组成有序 的阵列。
35 2012-9-13
影响因素： 胶体溶液浓度、大小、溶 剂蒸发速度、倾斜角度、 基片和分散介质性质等
蒸发诱导法
14 2012-9-13
C. 狭缝过滤自组装
用两块平行的固定板狭缝对胶体过滤，得到 与狭缝间距相等的胶体晶体
狭缝过滤法
15 2012-9-13
D.外电场法自组装
利用电泳原理，在外电场作用下，使带电胶粒沉 降，控制沉降速度，得到相应的胶体晶体 胶体粒子太大或太小时使用。
E.静电力法自组装
如果胶体粒子表面带有一定电荷密度的电荷，溶 胶体系中离子浓度也适当，在静电力作用下，粒 子自组装成周期性结构，形成胶体晶体
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1.2 模板法胶体粒子自主装
根据模板的类型，可以分为软模板法和硬模 板法
硬模板法：在硬质聚合物基片刻蚀图案为模板；
软模板法：乳状液液滴为模板。 利用模板法，人们已经得到了包括金属、氧化物、 硫化物、无机盐、以及复合物的球形粒子、一维纳 米棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等各种形 状的纳米材料。
33 2012-9-13
1997
CTAB：十六烷基三甲基溴化铵
PS：聚苯乙烯
PS-ZrO2 溶胶凝胶
CTAB+PS
SiO2+Si 轻微烧结
Si+SiO2薄膜 光子晶体研究 向光电子器件更进一步 突破性进展 由SiO2(a)、ZrO2(b)和Si(c,d)构成的三维有序大孔结构 34
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12
B. C. D. E.
2012-9-13
A.沉降法自组装
胶粒>>介质，重力场作用下下沉，形成具有面心 立方紧密堆积结构的三维胶体晶体
缺点与备三维胶体
•改变分散介质的密度和粘度 •离心、过滤、超声、振荡
2012-9-13
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B.蒸发诱导法自组装
固体基片以一定角度插入胶体溶液，利用基片 上溶剂挥发，在毛细作用和对流迁移的共同作用 下，在基片 / 空气 / 溶液三相界面逐渐沉积，形成 单层或多层二维或三维胶体晶体。 胶粒
SiO2本是无色
澳大利亚，甲虫背部的壳，具有金属光泽
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人工合成胶体晶体
二氧化硅球形胶粒
聚苯乙烯球形胶粒
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组装而成的胶体晶体
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胶体晶体
主要内容
1.制备方法 2.胶体晶体应用
A
B
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1. 胶体晶体的制备方法
单分散胶体 粒子制备 模板法胶体 粒子组装
制备方法
胶体粒子的 简单自组装 二元胶体晶 体组装
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1.1 胶体粒子的简单自组装
自组装：在某些条件下，原子、分子、胶体颗粒、 纳米粒子等结构单元间以价键或非价键的弱相互 作用，构成更复杂的有序结构。 自组装一般能自发进行。
单分散胶粒经过简单自组装可以构成二维和三维 胶体晶体
PS亚微米球粒阵列蒸发沉积上Au 带有规则空洞的胶体球阵列
沉积法
刻蚀法
以胶体晶体为模板制备得到的复杂二维有序结构
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2.3 胶体晶体与仿生
自然界中许多生物体的器官,如昆虫的甲壳、蝴蝶翅 膀和孔雀羽毛等,都具有和胶体晶体相同或类似的结 构，并因此而拥有漂亮的颜色。 生物体中的结构颜色告诉我们,在人类提出胶体晶体 的概念之前,生物体就在很好地制备和利用胶体晶体, 来展示其漂亮的颜色或构筑保护色和警戒色。
孔大小 2 m 、h1 m 2 m 、h1 m 5 m h、1.5 m V形槽
形状 三角形排列 五角状排列 双层结构 螺旋链状结构
显然，面板图案的形状对所得到的胶体晶体的结构形 态有直接影响
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软模板法
软模板法 —— 是利用表面活性剂、聚合物、生 物分子及其它有机物等作为模板 通过这些模板的有序结构以及亲水、疏水、亲 油等性质来控制颗粒的大小和形状。 以乳液液滴为软模板进行胶体粒子自组装，有 两种方式： 粒子吸附于液滴表面进行组装 粒子包覆于液滴内部进行组装。
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所谓二元胶体晶体是指由两种不同的胶体颗粒有 序组装而成的胶体晶体。 这里不同的胶体颗粒既可以是仅大小不同的同种 胶体颗粒,也可以是物质种类、表面性质、形状及 大小均不相同的胶体颗粒。 二元胶体晶体的合成对于自下而上组装复杂有序 结构有着重要意义。
24 2012-9-13
van Blaaderen研究结果
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硬模板法
硬模板法主要以多孔氧化铝、二氧化硅、碳纳米 管、分子筛以及经过特殊处理的多孔高分子薄膜 等为模板 通过原料的填充、包裹等把模板的结构复制到产 物中 然后通过酸碱溶解、高温分解等办法去除模板， 得到产物。
18 2012-9-13
用平板印刷图案方法刻蚀的聚甲基丙烯酸酯基片为 模板，制备了具有面心立方结构的胶体晶体。 方法： • 先在聚合物基片上用电子束刻蚀出按照面心立方排 列的、直径与胶粒直径接近的孔 • 然后在此图案上用沉降法组装胶体粒子 • 最后得到面心立方胶体晶体的晶格常数与刻蚀图案 一致
22 2012-9-13
通过胶体粒子乳状液滴表面的吸附制备得到了由胶体 粒子单层密堆积而成的、具有可控通透性的球形胶囊
SEM照片
O/W型(或W/O 型)乳状液
吸附 自发过程
形成一层紧密 堆积的球壳
离心 、干燥 加热烧结
乳状液模板法组装球壳状胶体晶体结构
23 2012-9-13
1.3 二元胶体晶体的组装
2012-9-13 29
光子纸张——光电子元件应用
“光子纸张” ——薄层聚苯乙烯（PS）胶体 晶体+硅橡胶PDMS（聚二甲基硅氧烷） “墨水”：以无色的液体硅树脂或其他能溶 胀 PDMS 基质的有机溶剂。可以在该纸张上 写出带有颜色的字迹。 一段时间后，字迹消失
30 2012-9-13
4 2012-9-13
胶体晶体简介
胶体晶体：由一种或多种单分散胶体粒子组装并规 则排列的二维或三维有序结构。 与普通晶体相比，胶体晶体中占据每个晶格点的是 胶体粒子，而不是分子、离子、原子。 天然蛋白石是由单分散二氧化硅球形粒子堆积而形 成的胶体晶体。
5 2012-9-13
天然蛋白石
SiO2，150~400nm
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制备三维有序大孔材料的一般步骤
胶体晶体模板
填充物复合体
有序大孔结构
首先由单分散胶体颗粒组装得到三维胶体晶体; 然后以各种手段 ( 如离心、过滤、氧化还原、溶胶凝 胶、电化学沉积、化学气相沉积等 ) 在胶体晶体空隙 中填充将要制备的物质或其前驱体; 以化学腐蚀或煅烧方法去除复合体中的胶体晶体模板, 得到具有三维有序排列的孔道结构的材料
层层组装二元胶体晶体的示意图
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7.2nmPbSe+4.2nmAg AB13结构
Murray
6.7nmPbS+3.0nmPd AlB2型
LaF3纳米片与5.0nm的Au
由不同纳米粒子组装的二元纳米粒子超晶格
26 2012-9-13
2. 应 用
基于胶体晶体的功能材料 胶体晶体的模板功能 胶体晶体与仿生
第一章 胶体的制备
1 2012-9-13
胶体的制备
1 2
主要内容
3
胶体
单分散 体系
胶体 晶体
2 2012-9-13
第三节
胶体晶体
3 2012-9-13
晶 体
晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性，在结 晶过程中，在空间排列形成具有一定规则的几何外 形的固体。 晶体有三个特征： (1)晶体有整齐规则的几何外形； (2)晶体有固定的熔点； (3) 晶体有各向异性的特点。晶体中不同的方向上具 有不同的物理性质。 晶格：组成晶体的结构微粒在空间规则排列在一定 的点上，这些点有一定的几何形状，叫做晶格
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利用胶体晶体进行仿生学方面的研究 不但能够了解生物界的长期进化过程, 而且能够从生物体精巧的自组装中得到启发
为胶体晶体乃至光子晶体的设计和制备提供指导 , 这是未来胶体晶体研究和发展的重要方向。
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谢谢！
39 2012-9-13
面心立方晶格
（F.C.C.晶格）
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2.1 基于胶体晶体的功能材料
结构颜色：可见光在结构周期性与可见光发生衍射、
干涉、散射而产生的颜色 胶体晶体具有此特点——光电材料——信息领域
A.光子晶体 B. 传感器与光子纸张 光子晶体作为一种新型的光学材料，由两种或两种 以上的电介质在数百nm尺度上周期排列所形成。 作为光开关材料
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二维胶体晶体的制备
界面不对称诱导粒子 液体蒸发诱导— 间较强的相互吸引 —毛细吸引 电场作用—— 无序粒子靠近
铺展剂 进入液面以下很少
二维胶体晶体的典型制备方法 a气液界面组装法 b蒸发诱导法 c电泳沉积法