溶胶-凝胶法制备粉体
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SUST
第二章
2.6.2 缺点
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
1）低温可节能，必要的起始物成本的提高，抵消了低温带来 的节能效益，特别是复杂的长时间的热处理过程要比短时间的 熔化与澄清来讲更加耗费能量。 2）通常要获得没有絮凝的均匀溶胶，对于含有许多金属离了 的体系来讲，也是一件困难的事情。 3）如何维持粘度始终保持在成型所要求的粘度下是十分重要 的，而事实上在凝胶点处粘度迅速增加是溶胶固有的一个特性。 4）对制备玻璃陶瓷材料溶胶凝胶方法不能扩大玻璃的形成范 围，反而多少有些限制。残留OH-族导致大量干凝胶的界面， 从而使成核加速，对析晶加速起到重要的作用。
（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，
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
3）可以得到一些用传统方法无法获得的材料 无机材料的制备高温处理，有机物在高温下都会分解， 溶胶－凝胶法较低的反应温度将阻止相转变和分解的发生， 得到有机－无机纳米复合材料． 能在纳米大小或分子水平进行复合，增添一些纳米材料 的特性，特别是无机与有机界面的特性使其有更广泛的应用
乙酰丙酮AcAc在取代了醇盐中的烷氧基后具有特别的 稳定性，对水解及其他取代反应几乎是惰性 通过控制 AcAc的化学配比量就可控制铝、锆、钛醇 盐的水解和缩聚过程。
以 AcAc 控制 Ti(OR)4 的水解速率制备了 TiO2 ， TiO2SiO2薄膜和TiO2-SiO2透明凝胶。 以 AcAc 控 制 Ti(OR)4 ， Zr(OR)4 的 水 解 速 率 制 备 了 PbZrO3-PbTiO3（PZT）铁电薄膜。
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
（2）金属无机化合物 a）硝酸盐 如Y (NO3)3 ` H2O b）氧氯化物 如ZrOCl2 c）氯化物 如TiCl4 （3）氧化物微粉 如烟气粉（气溶胶粉体）、纳米粉体 AlOCl
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第二章
2）水
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
目的：加水的目的是为分解反应用
2.溶胶一凝胶法金属醇盐的种类
ⅡB
ⅢA ⅢB ⅣA ⅣB
Zn
B Al Ga Y Si Ge Pb
Zn(OC 2H5)2(固体)
B(OCH3)3(液体) Al(OC3H7)3(固体) Y(OC4H9)3 Si(OC2H5)4(液体) Ge(OC2H5)4(液体) Pb(OC4H9)4 (固体)
SUST
M 为碱金属
M’为 Al
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
b. 金属溶于醇后和金属醇盐的反应 HgCl2 M + 2ROH + 2M’(OR)3 [ M(M’(OR)4 ) 2] ROH M 为二价金属 M’为 Al
c. 金属氯化物和二元金属醇盐的反应 nMCl n + n M’[(M’’(OR)x ] ROH 2M’’[M(OR)x]n + nM’Cl C6H6 例如：M’[(M’’(OR)x ]=K[Al(OC3H7)4] M 为二价三价或四价金属 M’为一价金属
第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
2.6 溶胶一凝胶技术的特点 2.6.1 优点 1 ）制备高纯度高均质的化合物． 溶胶－凝胶法用液体作原料，在 低粘度的的液体中混合， 短时间内达到分子级的均一性．合成出比矿物纯度更高的化 合物． 2）可在低温合成材料． 反应物在溶液中混合得十分均匀，当凝胶产生时，化合物 在分子水平上得到很好得混合． 粒度小，比表面积大，提高了反应活性，在加热时，化学 反应更易进行，温度较低．
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
4 ）可以调控凝胶的微观结构
通过调节前驱体、溶剂、水量、反应条件、后处理条 件等等．可以得到一定微观结构和不同性质的凝胶．
5 ）工艺简单，操作方便
溶胶－凝胶法没有很多严重的缺陷．最主要的缺点 就便在胶凝阶段和凝胶干燥时发生巨大的收缩以及出现 羟基和有机物的残留物．
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
（2）与有机酸的反应 M(OR)n+x R′(OOH) → M(OR)n-x(OOCR′) +x ROOH 用醋酸改性Ti(OBui)4，阻止产生沉淀，醋酸根起二配位体 作用，不容易被水去掉，使醇盐的水解和缩聚过程得到控制 醋酸还可与Si(OEt)4发生类似的反应，反应要困难得多， 对Si的亲核攻击比对Ti要难。
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
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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
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
（3）与β-二酮或β-二酮酯反应 M(OR)n+x R′COH2COR″→ M(OR)n-x(R′COH2COR″)x +x ROH M(OR)n+xR′COH2COOR″→ M(OR)n-x(R′COH2COOR″)x +x ROH
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
2）溶胶的制备
溶胶中的聚合物分子或胶体粒子具有能满足产品要求的 结构和尺度，分布均匀
溶胶外观澄清透明，无混浊或沉淀
能稳定存放足够长的时间 适宜的流变性质和其他理化性能 高质量溶胶 -----控制醇盐水解缩聚的条件
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
M(OR)n-xOR’x + x ROH
（2）醇化分解反应（烷基臵换反应） M(OR)n + x R’OH M： 过渡金属元素 （3）金属醇盐与氯化物反应 4NaOC2H5 +TiCl4 苯 Ti(OC2H5 )4 + 4 NaCl
（4）二元金属醇盐的反应 a. 不同金属醇盐的反应 MOR+ M’(OR)3 M[M’(OR)4]
金属醇盐在水中的溶解度不大，选用醇作为溶剂，醇既与 醇盐互溶，又与水互溶，
水的加入量 习惯上以水与醇盐的摩尔比计量，常以符号γ表示。 水本身是一种反应物，水的加入量对溶胶制备及其后的工 艺过程都有很重要的影响 对水解活性高的醇盐，需控制加水的速度（滴加方式）， 否则极易生成沉淀。
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
（2）金属氧化物和醇反应(Ti等) M2O + nROH 2MOR + H2O
（3）金属氯化物和醇反应(Si等) MCln + nROH M(OR)n + nHCl
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
4.金属醇盐的反应
（1）加水分解反应 作用：对随后进行的缩合反应有利（水解后更容易些） M(OR)n + x H2O M(OH)xORn-x + x ROH
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)
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
2.6.3. 溶胶一凝胶法原料及合成 1.溶胶一凝胶法原料化合物 1）金属化合物 目的：为了最终获得氧化物 （1）金属有机化合物 种类：a）金属醇盐（溶胶凝胶法最合适的原料） 如Si(OC2H 5)4 、PO(OC2H 5)3 b）金属乙酰丙酮盐（代替金属醇盐） 如Zn (COCH2COCH 3)2 c）金属有机酸盐（代替金属醇盐） 如Zn (CH3COO)2 Ba (HCOO)2
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
6. 溶胶－凝胶法工艺过程 金属的有机化合物的溶液出发，在溶液中通过化合物的水 解，聚合，把溶液制成溶于金属氧化物或氢氧化物为粒子的溶 液，进一步反应使之凝胶化，再把凝胶进行热处理。 1) 在溶液里混合各种所需组分。溶剂常用的有水或无水乙醇。 溶质可以是金属有机化合物、硝酸盐、卤化物等。 2) 调节溶液中H+，OH－和其他离子或分子的活性，使溶液形成 溶胶。 3) 在保证凝胶均匀性的前提下，使溶胶凝胶化。控制凝胶的成 型条件，让凝胶成球状、纤维状和薄板状，经脱水和热处理形 成干凝胶，为可烧结的氧化物粉末。
Zr： Zr(OCH3)4(固体) Zr(OC2H5)4(固体) Zr(OC3H7)4(固体) Zr(OC4H9)4 (固体)
Al： Al(OCH3)3(固体) Al(OC2H5)3(固体) Al(OC3H7)3(固体) 介绍几种二元金属的醇盐 La-Al： La[Al(OC3H7)4 ]3 Al(OC4H9)3 (固体)
催化剂的种类和加入量 对水解速率、缩聚速率、溶胶向凝胶的转化过程中的结构 演变有影响。
酸催化剂是HCl，
碱催化剂是NH4OH。 催化剂加入量也常以催化剂与醇盐的摩尔比计量，其值可随 系统不同而在很大范围变化（一般在10－1～10－4范围），需要 通过实验确定。 保证起始溶液的均相性，配制的混合液须施以强烈的搅拌。
a.加水量的影响
两种方法之间的关键差别是加水量的多少。 聚合溶胶是在控制水解的条件下，使水解产物及部分未水解 的醇盐分子之间继续聚合而形成的，加水量很少。 例如对铝醇盐Al(OR)3，其γ值仅为0.5~1之间。 粒子溶胶则是在加入大量水，使醇盐充分水解的条件下形成 的，对于Al(OR)3，其γ值在100以上。
脱水
-M-OH + H-O-M
-M-O-M + H2O
-M-O-M + ROH
脱烷基 -M-OH + R-O-M
分解速率：一般有机基团越大，分解速率越小 如Si： Si(OCH3)4(液体) > Si(OC2H5)4(液体) > Si(OC3H7)4(液体) > Si(OC4H9)4
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第二章
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)
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备 凝胶化 溶胶 湿凝胶
溶 质 水解 溶 剂 水 催化剂 缩聚
干燥 脱水
干凝胶 热 处 理 粉 体
溶胶凝胶法制备粉体基本工艺过程
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
1) 均相溶液的制备 制取一个包含醇盐和水的均相溶液，保证醇盐的水解反 应在分子均匀的的水平上进行。
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
5. 控制金属醇盐的水解速率方法
（1）与二元酸的反应 HO O M(OR)+x G → (RO)n-2xM Gx+2xROH HO O M－B、Al、Si、Ge、Ti、Zr等和镧系元素;G－烷烃基或烯烃基 锆醇盐极易水解，产生氢氧化物沉淀加入乙二醇，生成乙二 醇锆，控制了水解速率，获取了透明的凝胶。
3）溶剂 目的：调制均匀溶液 例如：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇（溶胶-凝胶主要的溶剂） 乙二醇、环氧乙烷、三乙醇胺、二甲苯等 （溶解金属化合物）
乙二酸草酸、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧杂环
乙烷等（获得特殊效果如防止凝胶开裂）
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
4）酸 目的：催化作用 例如：盐酸、硫酸、硝酸、醋酸（处理后会挥发） 5）其它添加剂
目的：用量少而起到明显的整体效果
例如：少量的乙酰丙酮可以控制水解速率，防止溶胶过快 凝胶化而缩短使用时间。
少量的分散剂可以使氧化物微粉分散均匀。
少量聚乙烯醇可以有效控制干燥开裂。
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第二章
族 ⅠA ⅠB ⅡA
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
金属 Li Na Cu Ca Sr Ba 醇盐实例 LiOCH3(固体) NaOCH3(固体) Cu(OCH3)2(固体) Ca(OCH3)2(固体) Sr(OC2H5)2(固体)
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2.6.2 缺点
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
1）低温可节能，必要的起始物成本的提高，抵消了低温带来 的节能效益，特别是复杂的长时间的热处理过程要比短时间的 熔化与澄清来讲更加耗费能量。 2）通常要获得没有絮凝的均匀溶胶，对于含有许多金属离了 的体系来讲，也是一件困难的事情。 3）如何维持粘度始终保持在成型所要求的粘度下是十分重要 的，而事实上在凝胶点处粘度迅速增加是溶胶固有的一个特性。 4）对制备玻璃陶瓷材料溶胶凝胶方法不能扩大玻璃的形成范 围，反而多少有些限制。残留OH-族导致大量干凝胶的界面， 从而使成核加速，对析晶加速起到重要的作用。
（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，
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
3）可以得到一些用传统方法无法获得的材料 无机材料的制备高温处理，有机物在高温下都会分解， 溶胶－凝胶法较低的反应温度将阻止相转变和分解的发生， 得到有机－无机纳米复合材料． 能在纳米大小或分子水平进行复合，增添一些纳米材料 的特性，特别是无机与有机界面的特性使其有更广泛的应用
乙酰丙酮AcAc在取代了醇盐中的烷氧基后具有特别的 稳定性，对水解及其他取代反应几乎是惰性 通过控制 AcAc的化学配比量就可控制铝、锆、钛醇 盐的水解和缩聚过程。
以 AcAc 控制 Ti(OR)4 的水解速率制备了 TiO2 ， TiO2SiO2薄膜和TiO2-SiO2透明凝胶。 以 AcAc 控 制 Ti(OR)4 ， Zr(OR)4 的 水 解 速 率 制 备 了 PbZrO3-PbTiO3（PZT）铁电薄膜。
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
（2）金属无机化合物 a）硝酸盐 如Y (NO3)3 ` H2O b）氧氯化物 如ZrOCl2 c）氯化物 如TiCl4 （3）氧化物微粉 如烟气粉（气溶胶粉体）、纳米粉体 AlOCl
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第二章
2）水
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
目的：加水的目的是为分解反应用
2.溶胶一凝胶法金属醇盐的种类
ⅡB
ⅢA ⅢB ⅣA ⅣB
Zn
B Al Ga Y Si Ge Pb
Zn(OC 2H5)2(固体)
B(OCH3)3(液体) Al(OC3H7)3(固体) Y(OC4H9)3 Si(OC2H5)4(液体) Ge(OC2H5)4(液体) Pb(OC4H9)4 (固体)
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M 为碱金属
M’为 Al
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
b. 金属溶于醇后和金属醇盐的反应 HgCl2 M + 2ROH + 2M’(OR)3 [ M(M’(OR)4 ) 2] ROH M 为二价金属 M’为 Al
c. 金属氯化物和二元金属醇盐的反应 nMCl n + n M’[(M’’(OR)x ] ROH 2M’’[M(OR)x]n + nM’Cl C6H6 例如：M’[(M’’(OR)x ]=K[Al(OC3H7)4] M 为二价三价或四价金属 M’为一价金属
第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
2.6 溶胶一凝胶技术的特点 2.6.1 优点 1 ）制备高纯度高均质的化合物． 溶胶－凝胶法用液体作原料，在 低粘度的的液体中混合， 短时间内达到分子级的均一性．合成出比矿物纯度更高的化 合物． 2）可在低温合成材料． 反应物在溶液中混合得十分均匀，当凝胶产生时，化合物 在分子水平上得到很好得混合． 粒度小，比表面积大，提高了反应活性，在加热时，化学 反应更易进行，温度较低．
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
4 ）可以调控凝胶的微观结构
通过调节前驱体、溶剂、水量、反应条件、后处理条 件等等．可以得到一定微观结构和不同性质的凝胶．
5 ）工艺简单，操作方便
溶胶－凝胶法没有很多严重的缺陷．最主要的缺点 就便在胶凝阶段和凝胶干燥时发生巨大的收缩以及出现 羟基和有机物的残留物．
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
（2）与有机酸的反应 M(OR)n+x R′(OOH) → M(OR)n-x(OOCR′) +x ROOH 用醋酸改性Ti(OBui)4，阻止产生沉淀，醋酸根起二配位体 作用，不容易被水去掉，使醇盐的水解和缩聚过程得到控制 醋酸还可与Si(OEt)4发生类似的反应，反应要困难得多， 对Si的亲核攻击比对Ti要难。
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
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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
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
（3）与β-二酮或β-二酮酯反应 M(OR)n+x R′COH2COR″→ M(OR)n-x(R′COH2COR″)x +x ROH M(OR)n+xR′COH2COOR″→ M(OR)n-x(R′COH2COOR″)x +x ROH
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
2）溶胶的制备
溶胶中的聚合物分子或胶体粒子具有能满足产品要求的 结构和尺度，分布均匀
溶胶外观澄清透明，无混浊或沉淀
能稳定存放足够长的时间 适宜的流变性质和其他理化性能 高质量溶胶 -----控制醇盐水解缩聚的条件
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
M(OR)n-xOR’x + x ROH
（2）醇化分解反应（烷基臵换反应） M(OR)n + x R’OH M： 过渡金属元素 （3）金属醇盐与氯化物反应 4NaOC2H5 +TiCl4 苯 Ti(OC2H5 )4 + 4 NaCl
（4）二元金属醇盐的反应 a. 不同金属醇盐的反应 MOR+ M’(OR)3 M[M’(OR)4]
金属醇盐在水中的溶解度不大，选用醇作为溶剂，醇既与 醇盐互溶，又与水互溶，
水的加入量 习惯上以水与醇盐的摩尔比计量，常以符号γ表示。 水本身是一种反应物，水的加入量对溶胶制备及其后的工 艺过程都有很重要的影响 对水解活性高的醇盐，需控制加水的速度（滴加方式）， 否则极易生成沉淀。
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
（2）金属氧化物和醇反应(Ti等) M2O + nROH 2MOR + H2O
（3）金属氯化物和醇反应(Si等) MCln + nROH M(OR)n + nHCl
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
4.金属醇盐的反应
（1）加水分解反应 作用：对随后进行的缩合反应有利（水解后更容易些） M(OR)n + x H2O M(OH)xORn-x + x ROH
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)
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
2.6.3. 溶胶一凝胶法原料及合成 1.溶胶一凝胶法原料化合物 1）金属化合物 目的：为了最终获得氧化物 （1）金属有机化合物 种类：a）金属醇盐（溶胶凝胶法最合适的原料） 如Si(OC2H 5)4 、PO(OC2H 5)3 b）金属乙酰丙酮盐（代替金属醇盐） 如Zn (COCH2COCH 3)2 c）金属有机酸盐（代替金属醇盐） 如Zn (CH3COO)2 Ba (HCOO)2
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
6. 溶胶－凝胶法工艺过程 金属的有机化合物的溶液出发，在溶液中通过化合物的水 解，聚合，把溶液制成溶于金属氧化物或氢氧化物为粒子的溶 液，进一步反应使之凝胶化，再把凝胶进行热处理。 1) 在溶液里混合各种所需组分。溶剂常用的有水或无水乙醇。 溶质可以是金属有机化合物、硝酸盐、卤化物等。 2) 调节溶液中H+，OH－和其他离子或分子的活性，使溶液形成 溶胶。 3) 在保证凝胶均匀性的前提下，使溶胶凝胶化。控制凝胶的成 型条件，让凝胶成球状、纤维状和薄板状，经脱水和热处理形 成干凝胶，为可烧结的氧化物粉末。
Zr： Zr(OCH3)4(固体) Zr(OC2H5)4(固体) Zr(OC3H7)4(固体) Zr(OC4H9)4 (固体)
Al： Al(OCH3)3(固体) Al(OC2H5)3(固体) Al(OC3H7)3(固体) 介绍几种二元金属的醇盐 La-Al： La[Al(OC3H7)4 ]3 Al(OC4H9)3 (固体)
催化剂的种类和加入量 对水解速率、缩聚速率、溶胶向凝胶的转化过程中的结构 演变有影响。
酸催化剂是HCl，
碱催化剂是NH4OH。 催化剂加入量也常以催化剂与醇盐的摩尔比计量，其值可随 系统不同而在很大范围变化（一般在10－1～10－4范围），需要 通过实验确定。 保证起始溶液的均相性，配制的混合液须施以强烈的搅拌。
a.加水量的影响
两种方法之间的关键差别是加水量的多少。 聚合溶胶是在控制水解的条件下，使水解产物及部分未水解 的醇盐分子之间继续聚合而形成的，加水量很少。 例如对铝醇盐Al(OR)3，其γ值仅为0.5~1之间。 粒子溶胶则是在加入大量水，使醇盐充分水解的条件下形成 的，对于Al(OR)3，其γ值在100以上。
脱水
-M-OH + H-O-M
-M-O-M + H2O
-M-O-M + ROH
脱烷基 -M-OH + R-O-M
分解速率：一般有机基团越大，分解速率越小 如Si： Si(OCH3)4(液体) > Si(OC2H5)4(液体) > Si(OC3H7)4(液体) > Si(OC4H9)4
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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)
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备 凝胶化 溶胶 湿凝胶
溶 质 水解 溶 剂 水 催化剂 缩聚
干燥 脱水
干凝胶 热 处 理 粉 体
溶胶凝胶法制备粉体基本工艺过程
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
1) 均相溶液的制备 制取一个包含醇盐和水的均相溶液，保证醇盐的水解反 应在分子均匀的的水平上进行。
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
5. 控制金属醇盐的水解速率方法
（1）与二元酸的反应 HO O M(OR)+x G → (RO)n-2xM Gx+2xROH HO O M－B、Al、Si、Ge、Ti、Zr等和镧系元素;G－烷烃基或烯烃基 锆醇盐极易水解，产生氢氧化物沉淀加入乙二醇，生成乙二 醇锆，控制了水解速率，获取了透明的凝胶。
3）溶剂 目的：调制均匀溶液 例如：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇（溶胶-凝胶主要的溶剂） 乙二醇、环氧乙烷、三乙醇胺、二甲苯等 （溶解金属化合物）
乙二酸草酸、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧杂环
乙烷等（获得特殊效果如防止凝胶开裂）
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第二章
特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
4）酸 目的：催化作用 例如：盐酸、硫酸、硝酸、醋酸（处理后会挥发） 5）其它添加剂
目的：用量少而起到明显的整体效果
例如：少量的乙酰丙酮可以控制水解速率，防止溶胶过快 凝胶化而缩短使用时间。
少量的分散剂可以使氧化物微粉分散均匀。
少量聚乙烯醇可以有效控制干燥开裂。
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特种陶瓷粉体的物理性能及其制备
金属 Li Na Cu Ca Sr Ba 醇盐实例 LiOCH3(固体) NaOCH3(固体) Cu(OCH3)2(固体) Ca(OCH3)2(固体) Sr(OC2H5)2(固体)