材料化学第5章材料的制备.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * 5.3.1 溶胶-凝胶法的基本原理 * 无机盐或金属醇盐 溶液 溶胶 凝胶 溶解 水解、缩合 陈化 后处理 Chapter5 Preparation of Materials 前驱体（起始原料） 三维空间 网络结构 溶胶体系经陈化，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。 * 水解Hydrolysis Chapter5 Preparation of Materials 金属醇盐作前驱体 水解反应是把阴离子取代成羟基，诱发综合反应， 形成链状或网状交联的聚合物。 继续水解，直至生成M(OH)n 无机盐作前驱体 溶胶-凝胶法的基本反应如下： * 缩合Condensation Chapter5 Preparation of Materials 水解产物通过失水或失醇缩合成-M-O-M-网络结构， 最终形成金属氧化物无定型网络结构。 TiO2的合成： * SiO2的合成： 实例 Chapter5 Preparation of Materials 无定型 二氧化硅微球 溶胶化过程可以采用酸或碱作催化剂酸催化机理 * 酸催化条件下通常得到线形或带无规支链的缩聚产物 Chapter5 Preparation of Materials 烷氧基的质子化 水的亲核进攻：水解 进攻质子化的硅氧烷而缩合 R 生成-Si-O-Si- 质子化的烷氧 基使Si带正电 碱催化机理 * 碱催化条件下较容易形成交联网络状的产物 Chapter5 Preparation of Materials OH-直接进攻硅氧烷上的Si 使-OR离去而水解 水解产物在碱性条件下 去质子化，然后进攻 另一分子的水解产物而缩合 由于OH-的吸电子性，同一个Si上的烷氧基水解越多，Si的正电性 越强，从而越易受OH-的亲核进攻，大部分的-OR都水解成-OH。 5.6.2溶胶－凝胶法的应用 Application of Sol-Gel Process 制备颗粒材料 制备纤维材料 制备表面涂膜 制备块状材料 制备复合材料 * Chapter5 Preparation of Materials * 例：Sol-Gel法制备感光型有机—无机杂化(hybrid)体系 Chapter5 Preparation of Materials 丙烯酸酯 5.7 液相沉淀法 liquid-phase precipitation 直接沉淀法 共沉淀法 均匀沉淀法 * ——在原料溶液中添加适当的沉淀剂，从而形 成沉淀物 Chapter5 Preparation of Materials 5.7.3 均匀沉淀法 Homogeneous precipitation 利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地释放出来，通过控制溶液中沉淀剂浓度，保证溶液中的沉淀处于一种平衡状态，从而均匀的析出。 沉淀剂由化学反应缓慢地生成 避免沉淀剂浓度不均匀 可获得粒子均匀、夹带少、纯度高的超细粒子 * Chapter5 Preparation of Materials 沉淀剂： 尿素——合成氧化物、碳酸盐 硫代乙酰胺——合成硫化物 硫代硫酸盐——合成硫化物 * Chapter5 Preparation of Materials 例1：均匀沉淀法合成纳米氧化锌 * Examples 尿素加热分解： CO(NH2)2 + 3H2O ? CO2↑+ 2NH3·H2O 沉淀反应： Zn2+ + 2NH3·H2O ? Zn(OH)2↓+ 2NH4+ 热处理： Zn(OH)2 ? ZnO + H2O↑ Chapter5 Preparation of Materials 例2：均匀沉淀法合成碳酸铅 * Examples 尿素加热分解： CO(NH2)2 + 4H2O ? H2CO3 + 2NH3·H2O 沉淀反应： Pb2+ + H2CO3 ? PbCO3 + 2H+ Chapter5 Preparation of Materials 例3：均匀沉淀法合成硫化物 * Examples 硫化氢的生成： 沉淀反应： Chapter5 Preparation of Materials 硫代乙酰胺 硫代硫酸盐 5.8 固相反应 Solid phase reaction 狭义：固相反应一般是指固体与固体间发生化学反应生成新的固相产物的过程。 广义：凡是有固相参与的化学反应都可称为固相反应，例如： 固体的热分解、氧化 固体与固体的化学反应 固体与液体之间的化学反应 * Chapter5 Preparation of Materials 5.8