最新溶胶-凝胶法及其应用
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n [Al(OH)3(H2O) 3]0 + xHNO3 = { [Al(OH)3(H2O) 3]nHx}x+ + xNO3-
胶溶反应中胶核呈正电性，外层吸附了电量相等的负电离 子。
溶胶－凝胶法的应用（2）
－功能材料中制备粉体材料
La2O3 La(NO3)3溶液
HNO3 La: Fe=1:1
Fe(NO3)3.6H2O Fe(NO3)3溶液 柠檬酸
溶胶－凝胶法的应用
前驱体
纳米颗粒 纤维
溶胶
湿凝胶
气凝胶
多孔材料
涂层、薄膜
干凝胶
致密块体
溶胶－凝胶法应用（1）
—铝胶制备及化学机理
boehmite溶胶
将1M仲丁醇铝的仲丁醇溶液滴入温度高于80℃ 的去离子水中进行水解，生成boehmite沉淀， 加入适量1.6M HNO3，使沉淀胶溶，经老化形 成稳定的溶胶
• 1962年8月15日雷锋因公牺牲，年仅22岁。
• 1963年3月5日，毛主席题词：“向雷锋同 志学习”并把每年的3月5日定为学习雷锋纪念 日。
“人的生命是有限的，可是， 为人民服务是无限的， 我要把有限的生命， 投入到无限的为人民服务之中去”
请回答：“有限的”“无限的”如何理解？ 这句话表达了什么样的情感？ 高尚的思想境界---全心全意为人民服务的无私奉献精神
测定溶胶的物理性质（粘度、浊度、电动电位） 胶粒尺寸大小（准弹性光散射法、电子显微镜观
察） 溶胶或凝胶在热处理过程中发生的物理化学变化
（XRD、中子衍射、DTA－TG） 反应中官能团及键性质的变化（红外分光光度计、
拉曼光谱仪） 溶胶、凝胶粒子中的结构（GC－MS） 固态物体的核磁共振谱测定M－O结构状态
溶胶-凝胶法及其应用
目录
基本概念 发展历程 基本原理和工艺过程 常用测试方法 应用举例 优势，缺陷 未来
溶胶－凝胶法的基本原理
溶剂化： M(H2O)nz+=M(H2O)n-1(OH)(z-1)+H+ 水解反应： M(OR)n+xH2O=M(OH)x(OR)n-x+xROH------
溶胶－凝胶法应用
—铝胶制备及化学机理
铝盐溶液中，铝离子呈水合状态，即[Al(H2O)6]3+。由 于
铝离子的正电荷与配位水分子中氢离子相斥，使氢离子 释放出来—水解反应
[Al(H2O)6]3+ = [Al(OH)(H2O) 5]2+ + H+ [Al(OH)(H2O) 5]2+ = [Al(OH)2(H2O) 4] + + H+
溶胶－凝胶法的应用
－功能材料中制备单晶
溶胶－凝胶法的应用
－功能材料中制备复合材料
溶胶－凝胶法的应用（3）
－催化剂的制备及应用
溶胶－凝胶法的优势
起始原料是分子级的能制备较均匀的材料 较高的纯度 组成成分较好控制，尤其适合制备多组分
材料 可降低程序中的温度 具有流变特性，可用于不同用途产品的制
•文中的“一个心眼”又代表了什么？
没有私心杂念，对党对人民无限的忠诚与热爱。
（二）“好事做了一火车”
• 在车站，雷峰带领战士们都做了哪些事？ • 车站工作人员是怎样认为的？ • 一个“又”字表明了什么？ • 雷锋又是怎样回答的？表现了什么？
表现了雷锋乐于助人、无私奉献、 甘愿做无名英雄的精神。
（三）我是人民的勤务员
[Al(OH)2(H2O) 4]+ = [Al(OH)3(H2O) 3]0 + H+
溶液的Ph值升高，水解程度增大
溶胶－凝胶法应用
—铝溶胶制备及化学机理
水解反应生成的沉淀[Al(OH)3(H2O) 3]0在溶液酸度提高 时，能够溶解，变成离子，形成沉淀-胶溶反应 （Precipitation-Peptization）
放置、脱水（室温～8 0％）
粘性溶胶
拉纤维（室温）
凝胶纤维
加热（10℃/h） 500℃ 1h，冷却至室温
铷玻璃纤维
溶胶－凝胶法的应用
－功能材料中制备膜材料
Nd(NO3)3.6H2O H2O,HCl C2H5OH
C2H5OH Si(OCH3)4
混合溶液
保持2～4h，室温
粘性溶胶
包覆
包覆膜
加热1h
Nd.SiO2膜
器。 3. 法国的J.Livage制备的生物寄生检测器。
谢 谢！！
雷 锋 的 故 事
•雷锋,原名雷正兴。
• 1940年12月18日出生在湖南省长沙望城 县一个农民 家庭。父、母、哥、弟先后惨 死，6岁就成了孤儿，艰难悲苦地生活，直 到家乡解放。
• 1960年1月参加中国人民解放军，11月加入 中国共产党，多次立功受奖，被誉为“毛主席 的好战士”。
•课文中在冒雨送母子三人的过程中，雷 锋都做了哪些事？
La3+、Fe3+的柠檬酸溶液
50～8ຫໍສະໝຸດ Baidu℃
含La3+、Fe3+的溶胶
60～90℃
含La3+、Fe3+的凝胶
120℃
干凝胶
热处理
LaFeO3的超细粉末 10～100nm
溶胶－凝胶法的应用
－功能材料中制备纤维
Si(OCH3)4 C2H5OH
H2O,HCl
C2H5OH NdCl3.6H2O
搅拌（室温）
混合溶液
备 可以控制孔隙度 容易制备各种形状
溶胶－凝胶法的缺陷
原料成本较高 存在残留小孔洞 存在残留的碳 较长的反应时间 有机溶剂对人体有一定的危害性
溶胶－凝胶法的未来
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
（一） “ 甘心当‘傻子’ ”
“有些人说我是‘傻子’，是不对的。 那我是甘心愿意做这样的‘傻子’的。 ……我就长着一个心眼，我一心向着 党，向着人民，向着共产主义。”
•如何理解文中两个‘傻子’的含义？
第一个代表是真正的傻子， 第二个是雷锋奉献精神的代名词。
•“甘心”又是什么意思？
从内心深处愿意，做一名真正的共产主义战士。
M(OH)n 缩聚反应 失水缩聚：-M-OH+HO-M-=-M-O-M-+H2O 失醇缩聚：-M-OR+HO-M-=-M-O-M-+ROH
溶胶－凝胶法的基本原理
－水解反应机理
溶胶－凝胶法的基本原理
－缩聚反应机理
溶胶－凝胶法的工艺过程
溶胶－凝胶法常用测试方法
测定前驱物金属醇盐的水解程度（化学定量分析 法）
胶溶反应中胶核呈正电性，外层吸附了电量相等的负电离 子。
溶胶－凝胶法的应用（2）
－功能材料中制备粉体材料
La2O3 La(NO3)3溶液
HNO3 La: Fe=1:1
Fe(NO3)3.6H2O Fe(NO3)3溶液 柠檬酸
溶胶－凝胶法的应用
前驱体
纳米颗粒 纤维
溶胶
湿凝胶
气凝胶
多孔材料
涂层、薄膜
干凝胶
致密块体
溶胶－凝胶法应用（1）
—铝胶制备及化学机理
boehmite溶胶
将1M仲丁醇铝的仲丁醇溶液滴入温度高于80℃ 的去离子水中进行水解，生成boehmite沉淀， 加入适量1.6M HNO3，使沉淀胶溶，经老化形 成稳定的溶胶
• 1962年8月15日雷锋因公牺牲，年仅22岁。
• 1963年3月5日，毛主席题词：“向雷锋同 志学习”并把每年的3月5日定为学习雷锋纪念 日。
“人的生命是有限的，可是， 为人民服务是无限的， 我要把有限的生命， 投入到无限的为人民服务之中去”
请回答：“有限的”“无限的”如何理解？ 这句话表达了什么样的情感？ 高尚的思想境界---全心全意为人民服务的无私奉献精神
测定溶胶的物理性质（粘度、浊度、电动电位） 胶粒尺寸大小（准弹性光散射法、电子显微镜观
察） 溶胶或凝胶在热处理过程中发生的物理化学变化
（XRD、中子衍射、DTA－TG） 反应中官能团及键性质的变化（红外分光光度计、
拉曼光谱仪） 溶胶、凝胶粒子中的结构（GC－MS） 固态物体的核磁共振谱测定M－O结构状态
溶胶-凝胶法及其应用
目录
基本概念 发展历程 基本原理和工艺过程 常用测试方法 应用举例 优势，缺陷 未来
溶胶－凝胶法的基本原理
溶剂化： M(H2O)nz+=M(H2O)n-1(OH)(z-1)+H+ 水解反应： M(OR)n+xH2O=M(OH)x(OR)n-x+xROH------
溶胶－凝胶法应用
—铝胶制备及化学机理
铝盐溶液中，铝离子呈水合状态，即[Al(H2O)6]3+。由 于
铝离子的正电荷与配位水分子中氢离子相斥，使氢离子 释放出来—水解反应
[Al(H2O)6]3+ = [Al(OH)(H2O) 5]2+ + H+ [Al(OH)(H2O) 5]2+ = [Al(OH)2(H2O) 4] + + H+
溶胶－凝胶法的应用
－功能材料中制备单晶
溶胶－凝胶法的应用
－功能材料中制备复合材料
溶胶－凝胶法的应用（3）
－催化剂的制备及应用
溶胶－凝胶法的优势
起始原料是分子级的能制备较均匀的材料 较高的纯度 组成成分较好控制，尤其适合制备多组分
材料 可降低程序中的温度 具有流变特性，可用于不同用途产品的制
•文中的“一个心眼”又代表了什么？
没有私心杂念，对党对人民无限的忠诚与热爱。
（二）“好事做了一火车”
• 在车站，雷峰带领战士们都做了哪些事？ • 车站工作人员是怎样认为的？ • 一个“又”字表明了什么？ • 雷锋又是怎样回答的？表现了什么？
表现了雷锋乐于助人、无私奉献、 甘愿做无名英雄的精神。
（三）我是人民的勤务员
[Al(OH)2(H2O) 4]+ = [Al(OH)3(H2O) 3]0 + H+
溶液的Ph值升高，水解程度增大
溶胶－凝胶法应用
—铝溶胶制备及化学机理
水解反应生成的沉淀[Al(OH)3(H2O) 3]0在溶液酸度提高 时，能够溶解，变成离子，形成沉淀-胶溶反应 （Precipitation-Peptization）
放置、脱水（室温～8 0％）
粘性溶胶
拉纤维（室温）
凝胶纤维
加热（10℃/h） 500℃ 1h，冷却至室温
铷玻璃纤维
溶胶－凝胶法的应用
－功能材料中制备膜材料
Nd(NO3)3.6H2O H2O,HCl C2H5OH
C2H5OH Si(OCH3)4
混合溶液
保持2～4h，室温
粘性溶胶
包覆
包覆膜
加热1h
Nd.SiO2膜
器。 3. 法国的J.Livage制备的生物寄生检测器。
谢 谢！！
雷 锋 的 故 事
•雷锋,原名雷正兴。
• 1940年12月18日出生在湖南省长沙望城 县一个农民 家庭。父、母、哥、弟先后惨 死，6岁就成了孤儿，艰难悲苦地生活，直 到家乡解放。
• 1960年1月参加中国人民解放军，11月加入 中国共产党，多次立功受奖，被誉为“毛主席 的好战士”。
•课文中在冒雨送母子三人的过程中，雷 锋都做了哪些事？
La3+、Fe3+的柠檬酸溶液
50～8ຫໍສະໝຸດ Baidu℃
含La3+、Fe3+的溶胶
60～90℃
含La3+、Fe3+的凝胶
120℃
干凝胶
热处理
LaFeO3的超细粉末 10～100nm
溶胶－凝胶法的应用
－功能材料中制备纤维
Si(OCH3)4 C2H5OH
H2O,HCl
C2H5OH NdCl3.6H2O
搅拌（室温）
混合溶液
备 可以控制孔隙度 容易制备各种形状
溶胶－凝胶法的缺陷
原料成本较高 存在残留小孔洞 存在残留的碳 较长的反应时间 有机溶剂对人体有一定的危害性
溶胶－凝胶法的未来
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
（一） “ 甘心当‘傻子’ ”
“有些人说我是‘傻子’，是不对的。 那我是甘心愿意做这样的‘傻子’的。 ……我就长着一个心眼，我一心向着 党，向着人民，向着共产主义。”
•如何理解文中两个‘傻子’的含义？
第一个代表是真正的傻子， 第二个是雷锋奉献精神的代名词。
•“甘心”又是什么意思？
从内心深处愿意，做一名真正的共产主义战士。
M(OH)n 缩聚反应 失水缩聚：-M-OH+HO-M-=-M-O-M-+H2O 失醇缩聚：-M-OR+HO-M-=-M-O-M-+ROH
溶胶－凝胶法的基本原理
－水解反应机理
溶胶－凝胶法的基本原理
－缩聚反应机理
溶胶－凝胶法的工艺过程
溶胶－凝胶法常用测试方法
测定前驱物金属醇盐的水解程度（化学定量分析 法）