第一讲1沉淀法..知识讲解
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胶团：胶粒 + （**） 注意：溶液中的离子是溶剂化的，如水合离子
Baidu Nhomakorabea
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
（2）双电层： 紧密层 + 分散层
紧密层（MA）：被胶核化学 吸附的离子 + （*被吸引的 固定的反离子），其厚度 （δ）大约为几个水分子。
分散层（AC）：（**），可 以流动，其（带反电）离子 浓度随距晶核远而减少。 AC的大小决定于溶液中离子 的浓度、离子间的引力、热 扩散的强弱。
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• （I）溶胶中存在电解质才能形成双电层，否则无 可被吸附和分散层中的离子。
• （II）溶胶中的电解质浓度过高则有利于胶粒的 凝结：（分散层厚，不易凝结；分散层厚度小， 易凝结）
双电层的厚度（AC；紧密层MA的厚度很小，可忽 略）的影响因素：
（I）溶液中离子的浓度：离子浓度高，分散层厚 度小(下页）
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• 胶粒所带的电性（正、负 ）：由胶核所（化学）吸 附的离子的正、负决定， 吸附正离子则带正电。以 AgI为例——上页。
• 以硅酸的溶胶说明胶粒的 水解带电：
SiO2+H2O——H2SiO3 H2SiO3电离: H2SiO3——SiO32-+2H+
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
—（4-3） σ表面张力，M分子量，ρ密度，R常数，T温度，r；粒径 我们平时说的溶解度是指大颗粒的溶解度
一、 沉淀生成和胶粒长大
• 晶粒的大小由晶核形成速度和晶粒长大速度决定： 晶粒长大速度慢，晶核形成速度高，则晶粒小；晶 粒长大速度快，晶核形成速度慢，则晶粒较大。
• 晶核形成速度和晶粒长大速度与过饱和度、温度、 搅拌、晶种等有关。
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
**动电电位（ξ电位）： 分散层两端的电位差， 它随分散层的变化而变化。
ξ电位大——分散层厚； ξ反映（反）电荷在分 散层与紧密层中的分配 比例，ξ大则（反）电 荷在分散层中的比例高。
φ：热力学电位——吸附 离子的胶核与溶液间的 电位差。
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• （3）以AgI胶粒为例说明胶团：注意晶核表 面吸附的是 Ag+还是I-与它们在溶液中的浓 度有关，先吸附浓度高者
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
胶粒：胶核表面（化学）吸附离子则带电，于是 在界面存在着通过静电吸引的带相反电荷的离 子，其带电量与胶粒表面的吸附离子相等。这 种由静电吸引的离子可分为两部分：
（*）紧密与胶核结合，（**）离胶核较远并与溶 液中的相同离子保持动态平衡（进←→出）。
胶粒：胶核、吸附离子、紧密与胶核结合的（反） 离子构成。
• 以碳酸盐为沉淀剂，形成的沉淀可能是氢氧 化物、碳酸盐或复盐（焙烧温度）
一、 沉淀生成和胶粒长大
• 饱和溶液（对应浓度 C*)，过饱和溶液（对应浓 度Ｃ）
• 过饱和度 S C C* • 临界过饱和度：开始析出沉淀对应的过饱和度，
阐述图4-1（溶解度曲线AB、过饱和度曲线CD，纵坐标 是浓度）。
• （4）溶胶（分散于水中的胶粒）稳定之原因：
(A)动力稳定性，布朗运动 (B)胶粒带电的稳定作用（胶团不带电）：胶团间的作用
力——范德华力（远程的），静电作用力（近程的）， 相碰撞的胶粒其分散层的静电斥力很大。 (C)溶剂化（水合）的稳定作用：胶核的表面能很高，但吸 附水合离子等后表面能显著降低；水合离子的存在又在 胶粒间形成了阻挡层阻碍胶粒聚集。
第一讲1沉淀法..
• 沉淀与凝胶
• 金属盐溶液与沉淀剂发生化学反应生成氢 氧化物或金属盐沉淀，然后经过滤、干燥、 煅烧等得催化剂或催化剂载体。其中的 “沉淀”是非常关键的一步，直接影响到 催化剂的物理结构和化学结构。
一、 沉淀生成和胶粒长大
• 注意两性化合物如氢氧化铝，pH值太高将又 溶解
• 注意金属离子和氨形成络合离子，如铜氨络 离子等
• 为什么胶粒分散于水中而不是形成沉淀？ • ——溶胶的稳定
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• **双电层理论： （1）胶团：胶核 ∝ 胶粒 ∝ 胶团（∝指属于） 胶核：凝聚成胶过程中所得到的、有晶型结构的
纳米级粒子。特点：表面能很高，具有表面悬 空键，很易吸附离子、分子等，但优先吸附形 成其晶格的离子（晶格结构、表面悬空键使然）
• 一般地，低过饱和度——大晶粒（单晶）、水热法； 高过饱和度，晶粒小。
• 沉淀 胶粒，胶粒的性质？
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• 胶体：分散相粒子直径在1～100nm之间的分散体 系
• 溶胶：胶体分散在溶剂中形成溶胶（一般溶剂为 水，分散介质为气体——气溶胶）
• 凝胶（和胶凝过程）：胶体在一定的条件下聚集 所形成的立体网状结构，此聚集的过程为胶凝
（II）离子间的引力：价态高、水合弱，AC小
二、
溶胶-胶凝和双电层理论
反离子浓度[M]，动态平衡： [M]溶液↗， [M]分散层↗， [M]紧密层↗——ξ电位降（带 电量变小）、分散层变薄 （晶粒吸附离子的量一定）
随溶液中离子浓度特别是反 离子浓度的增加，分散层厚 度变小、ξ电位变小，总电位 （热力学电位）不变；当分 散层被压缩为零时，即为等 电态。
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
胶粒的大小一般在1 ～ 4nm左右（一次粒子） • 以沉淀法可以得到纳米级胶体粒子，将其分散于水中
就生成了溶胶。 • 从热力学考虑，溶胶倾向于形成凝胶（凝结）或沉淀： • 凝胶——溶胶粒子通过范德华力、氢键等连接起来，
但仍然保持原来的胶粒；
• 溶胶是高度分散的非均相体系——胶粒很小 → 界面 能很高 → 所以倾向于自发降低表面（自由）能。
为什么必须过饱和才能沉淀？
一、 沉淀生成和胶粒长大
• 微小晶粒的溶解度大：晶粒小----表面能高----化学势高---要求对应溶液的化学势高----对应溶液的浓度高（类似 微小液滴的蒸汽压高----表面张力----表面能，都是两相---很类似）
• Kelvin公式（微小液滴的蒸汽压与其半径的关系）： • lnPr/P0 = 2σM/(ρRTr) • 微小晶粒的溶解度与其粒径的关系则为： • lnC/C* = 2σM/(ρRTr)=lnS， r=2σM/(ρRT lnS ) —— —
Baidu Nhomakorabea
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
（2）双电层： 紧密层 + 分散层
紧密层（MA）：被胶核化学 吸附的离子 + （*被吸引的 固定的反离子），其厚度 （δ）大约为几个水分子。
分散层（AC）：（**），可 以流动，其（带反电）离子 浓度随距晶核远而减少。 AC的大小决定于溶液中离子 的浓度、离子间的引力、热 扩散的强弱。
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• （I）溶胶中存在电解质才能形成双电层，否则无 可被吸附和分散层中的离子。
• （II）溶胶中的电解质浓度过高则有利于胶粒的 凝结：（分散层厚，不易凝结；分散层厚度小， 易凝结）
双电层的厚度（AC；紧密层MA的厚度很小，可忽 略）的影响因素：
（I）溶液中离子的浓度：离子浓度高，分散层厚 度小(下页）
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• 胶粒所带的电性（正、负 ）：由胶核所（化学）吸 附的离子的正、负决定， 吸附正离子则带正电。以 AgI为例——上页。
• 以硅酸的溶胶说明胶粒的 水解带电：
SiO2+H2O——H2SiO3 H2SiO3电离: H2SiO3——SiO32-+2H+
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
—（4-3） σ表面张力，M分子量，ρ密度，R常数，T温度，r；粒径 我们平时说的溶解度是指大颗粒的溶解度
一、 沉淀生成和胶粒长大
• 晶粒的大小由晶核形成速度和晶粒长大速度决定： 晶粒长大速度慢，晶核形成速度高，则晶粒小；晶 粒长大速度快，晶核形成速度慢，则晶粒较大。
• 晶核形成速度和晶粒长大速度与过饱和度、温度、 搅拌、晶种等有关。
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
**动电电位（ξ电位）： 分散层两端的电位差， 它随分散层的变化而变化。
ξ电位大——分散层厚； ξ反映（反）电荷在分 散层与紧密层中的分配 比例，ξ大则（反）电 荷在分散层中的比例高。
φ：热力学电位——吸附 离子的胶核与溶液间的 电位差。
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• （3）以AgI胶粒为例说明胶团：注意晶核表 面吸附的是 Ag+还是I-与它们在溶液中的浓 度有关，先吸附浓度高者
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
胶粒：胶核表面（化学）吸附离子则带电，于是 在界面存在着通过静电吸引的带相反电荷的离 子，其带电量与胶粒表面的吸附离子相等。这 种由静电吸引的离子可分为两部分：
（*）紧密与胶核结合，（**）离胶核较远并与溶 液中的相同离子保持动态平衡（进←→出）。
胶粒：胶核、吸附离子、紧密与胶核结合的（反） 离子构成。
• 以碳酸盐为沉淀剂，形成的沉淀可能是氢氧 化物、碳酸盐或复盐（焙烧温度）
一、 沉淀生成和胶粒长大
• 饱和溶液（对应浓度 C*)，过饱和溶液（对应浓 度Ｃ）
• 过饱和度 S C C* • 临界过饱和度：开始析出沉淀对应的过饱和度，
阐述图4-1（溶解度曲线AB、过饱和度曲线CD，纵坐标 是浓度）。
• （4）溶胶（分散于水中的胶粒）稳定之原因：
(A)动力稳定性，布朗运动 (B)胶粒带电的稳定作用（胶团不带电）：胶团间的作用
力——范德华力（远程的），静电作用力（近程的）， 相碰撞的胶粒其分散层的静电斥力很大。 (C)溶剂化（水合）的稳定作用：胶核的表面能很高，但吸 附水合离子等后表面能显著降低；水合离子的存在又在 胶粒间形成了阻挡层阻碍胶粒聚集。
第一讲1沉淀法..
• 沉淀与凝胶
• 金属盐溶液与沉淀剂发生化学反应生成氢 氧化物或金属盐沉淀，然后经过滤、干燥、 煅烧等得催化剂或催化剂载体。其中的 “沉淀”是非常关键的一步，直接影响到 催化剂的物理结构和化学结构。
一、 沉淀生成和胶粒长大
• 注意两性化合物如氢氧化铝，pH值太高将又 溶解
• 注意金属离子和氨形成络合离子，如铜氨络 离子等
• 为什么胶粒分散于水中而不是形成沉淀？ • ——溶胶的稳定
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• **双电层理论： （1）胶团：胶核 ∝ 胶粒 ∝ 胶团（∝指属于） 胶核：凝聚成胶过程中所得到的、有晶型结构的
纳米级粒子。特点：表面能很高，具有表面悬 空键，很易吸附离子、分子等，但优先吸附形 成其晶格的离子（晶格结构、表面悬空键使然）
• 一般地，低过饱和度——大晶粒（单晶）、水热法； 高过饱和度，晶粒小。
• 沉淀 胶粒，胶粒的性质？
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
• 胶体：分散相粒子直径在1～100nm之间的分散体 系
• 溶胶：胶体分散在溶剂中形成溶胶（一般溶剂为 水，分散介质为气体——气溶胶）
• 凝胶（和胶凝过程）：胶体在一定的条件下聚集 所形成的立体网状结构，此聚集的过程为胶凝
（II）离子间的引力：价态高、水合弱，AC小
二、
溶胶-胶凝和双电层理论
反离子浓度[M]，动态平衡： [M]溶液↗， [M]分散层↗， [M]紧密层↗——ξ电位降（带 电量变小）、分散层变薄 （晶粒吸附离子的量一定）
随溶液中离子浓度特别是反 离子浓度的增加，分散层厚 度变小、ξ电位变小，总电位 （热力学电位）不变；当分 散层被压缩为零时，即为等 电态。
二、 溶胶-胶凝和双电层理论
胶粒的大小一般在1 ～ 4nm左右（一次粒子） • 以沉淀法可以得到纳米级胶体粒子，将其分散于水中
就生成了溶胶。 • 从热力学考虑，溶胶倾向于形成凝胶（凝结）或沉淀： • 凝胶——溶胶粒子通过范德华力、氢键等连接起来，
但仍然保持原来的胶粒；
• 溶胶是高度分散的非均相体系——胶粒很小 → 界面 能很高 → 所以倾向于自发降低表面（自由）能。
为什么必须过饱和才能沉淀？
一、 沉淀生成和胶粒长大
• 微小晶粒的溶解度大：晶粒小----表面能高----化学势高---要求对应溶液的化学势高----对应溶液的浓度高（类似 微小液滴的蒸汽压高----表面张力----表面能，都是两相---很类似）
• Kelvin公式（微小液滴的蒸汽压与其半径的关系）： • lnPr/P0 = 2σM/(ρRTr) • 微小晶粒的溶解度与其粒径的关系则为： • lnC/C* = 2σM/(ρRTr)=lnS， r=2σM/(ρRT lnS ) —— —