第4章-溶胶凝胶法及其应用课件

溶胶凝胶法及其应用目目 录录 基本概念基本概念 基本原理和工艺过程基本原理和工艺过程 凝胶的干燥凝胶的干燥 常用测试方法常用测试方法 应用举例应用举例 优势与缺陷优势与缺陷一、溶胶凝胶法的基本概念一、溶胶凝胶法的基本概念溶胶（溶胶（SolSol）是具有是具有液体特征的胶体体系液体特征的胶体体系，分散的粒，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1 1100nm100nm之之间间,微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，并且不停的微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，并且不停的做做布朗运动布朗运动。凝胶（凝胶（GelGel）是具有是具有固体特征的胶体体系固体特征的胶体体系，被分散的，被分散的物质形成连续的物质形成连续的网状网状骨架，骨架空隙中充有液体或气骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在体，凝胶中分散相的含量很低，一般在1 13 3之间。之间。分散介质可以是气体（气溶胶）、水（水溶胶）、分散介质可以是气体（气溶胶）、水（水溶胶）、乙醇（醇溶胶）等，分散介质也可以是固体。乙醇（醇溶胶）等，分散介质也可以是固体。分散相也可以是气体、液体、固体。分散相也可以是气体、液体、固体。分散相分散相+分散介质分散介质 溶胶溶胶 溶胶（溶胶（Sol）是由孤立的）是由孤立的细小粒子或大分子组成，分细小粒子或大分子组成，分散在溶液中的胶体体系。散在溶液中的胶体体系。当液相为水时称为水溶当液相为水时称为水溶胶（胶（Hydrosol）;当为醇时称当为醇时称为醇溶胶（为醇溶胶（alcosol）。）。凝胶（凝胶（Gel）是一种由）是一种由细小粒子聚集而成三维网状细小粒子聚集而成三维网状结构的具有固态特征的胶态结构的具有固态特征的胶态体系，凝胶中渗有连续的分体系，凝胶中渗有连续的分散相介质。散相介质。按分散相介质不同可分按分散相介质不同可分为水凝胶、醇凝胶和气凝胶。为水凝胶、醇凝胶和气凝胶。沉淀物（沉淀物（precipitate）由）由孤立粒子聚集体组成而区别于孤立粒子聚集体组成而区别于凝胶。凝胶。溶胶、凝胶和沉淀物的区分溶胶、凝胶和沉淀物的区分溶胶与凝胶的结构比较溶胶与凝胶的结构比较溶胶溶胶无固定形状无固定形状固相粒子自由运动固相粒子自由运动凝胶凝胶固定形状固定形状固相粒子按一定网架固相粒子按一定网架结构固定不能自由移结构固定不能自由移动动这种特殊的网架结构赋予凝胶很高的比表面。这种特殊的网架结构赋予凝胶很高的比表面。溶胶与凝胶是两种相互联系的状态溶胶与凝胶是两种相互联系的状态 溶胶经过陈化，胶粒间缓慢聚合，形成以前驱体溶胶经过陈化，胶粒间缓慢聚合，形成以前驱体为骨架的三维聚合物或者是颗粒空间网络，网络为骨架的三维聚合物或者是颗粒空间网络，网络中充满失去流动性的溶剂，这就是凝胶。溶胶向中充满失去流动性的溶剂，这就是凝胶。溶胶向凝胶转变过程主要是凝胶转变过程主要是溶胶粒子聚集成键溶胶粒子聚集成键的聚合过的聚合过程。程。凝胶具有触变性：在摇振、超声波或其它能产生凝胶具有触变性：在摇振、超声波或其它能产生内应力的特定作用下，凝胶能转化为溶胶。内应力的特定作用下，凝胶能转化为溶胶。溶胶与凝胶是两种相互联系的状态溶胶与凝胶是两种相互联系的状态 溶胶是否向凝胶发展，决定于胶粒间的作用力是否溶胶是否向凝胶发展，决定于胶粒间的作用力是否能够克服凝聚时的势垒作用。能够克服凝聚时的势垒作用。增加胶粒间的电荷量、增加胶粒间的电荷量、利用位阻效应、溶剂化效应利用位阻效应、溶剂化效应等可使溶胶更稳定，凝等可使溶胶更稳定，凝胶更困难。胶更困难。溶胶制备凝胶的方法：溶剂挥发、冷冻法、加入非溶胶制备凝胶的方法：溶剂挥发、冷冻法、加入非溶剂法、加入电解质法、利用化学反应产生不溶物溶剂法、加入电解质法、利用化学反应产生不溶物法等。法等。凝胶和溶胶也是可共存的。凝胶和溶胶也是可共存的。简单的讲，溶胶凝胶法就是简单的讲，溶胶凝胶法就是以以金属金属无机物或金属醇盐作前驱体无机物或金属醇盐作前驱体，在液相下将这些，在液相下将这些原料均匀混合，并进行原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应水解、缩合化学反应，在溶液中形成在溶液中形成稳定的透明溶胶体系稳定的透明溶胶体系，溶胶经，溶胶经陈陈化，胶粒间缓慢聚合化，胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构，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，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。子乃至纳米亚结构的材料。溶解溶解前驱体前驱体溶液溶液溶胶溶胶凝胶凝胶溶胶溶胶水解水解缩聚缩聚老化老化溶胶溶胶-凝胶法基本的名词术语凝胶法基本的名词术语前驱体（前驱体（precursorprecursor）:所用的起始原料。所用的起始原料。金属醇盐（金属醇盐（metal alkoxidemetal alkoxide）:有机醇有机醇-OH-OH上的上的H H为为金属金属M M所取代的化合物。一般金属所取代的化合物。一般金属有机物是以有机物是以M-CM-C键键结合，而金属醇盐是以结合，而金属醇盐是以M-M-O-CO-C键结合。键结合。胶凝时间胶凝时间(gel point time):(gel point time):在完成凝胶的在完成凝胶的大分子大分子聚合过程中最后键合聚合过程中最后键合的时间。的时间。单体单体(monomer)(monomer)和聚合物和聚合物(polymer)(polymer)二、溶胶凝胶法的基本原理二、溶胶凝胶法的基本原理醇盐溶胶醇盐溶胶-凝胶法基本工艺过程示意：凝胶法基本工艺过程示意：溶胶凝胶合成生产设备溶胶凝胶合成生产设备 12345机械搅拌溶胶凝胶机械搅拌溶胶凝胶合成反应示意图合成反应示意图1.1.回流装置回流装置 2.2.机械机械搅拌器搅拌器 3.3.温度计温度计 4.4.容器容器 5.5.水热装置水热装置 1234567磁力搅拌溶胶凝胶合成反应示磁力搅拌溶胶凝胶合成反应示意图意图1.1.容器容器 2.2.密封盖板密封盖板 3.3.反应反应溶液溶液 4.4.转动磁子转动磁子5.5.磁力搅拌器加热板磁力搅拌器加热板 6.6.温度温度调节器调节器 7.7.转速调节器转速调节器 溶剂化溶剂化：金属阳离子金属阳离子Mz+吸引水分子形成溶剂单吸引水分子形成溶剂单元元M(H2O)nz+,为保持其配位数为保持其配位数,具有强烈释放具有强烈释放H+的趋的趋势。势。M(H2O)nz+=M(H2O)n-1(OH)(z-1)+H+水解反应水解反应：非电离式分子前驱物：非电离式分子前驱物,如金属醇盐如金属醇盐 M(OR)n 与水反应与水反应 M(OR)n+xH2O=M(OH)x(OR)n-x+xROH-M(OH)n 缩聚反应缩聚反应:失水缩聚失水缩聚：-M-OH+HO-M-=-M-O-M-+H2O 失醇缩聚失醇缩聚：-M-OR+HO-M-=-M-O-M-+ROH 溶胶凝胶法的基本原理溶胶凝胶法的基本原理溶胶凝胶法的基本原理溶胶凝胶法的基本原理水解反应机理水解反应机理溶胶凝胶法的基本原理溶胶凝胶法的基本原理缩聚反应机理缩聚反应机理溶胶凝胶法的工艺过程溶胶凝胶法的工艺过程凝胶化凝胶化干凝胶膜干凝胶膜气凝胶气凝胶干凝胶干凝胶陶瓷陶瓷三、凝胶的干燥三、凝胶的干燥 凝胶的一般干燥过程凝胶的一般干燥过程 从该过程中可以看到从该过程中可以看到3 3 个现象个现象:持续的收缩和硬化；持续的收缩和硬化；产生应力；产生应力；破裂。破裂。湿凝胶在干燥初期湿凝胶在干燥初期,因为有足够的液相填充于凝因为有足够的液相填充于凝胶孔中胶孔中,凝胶减少的体积与蒸发掉液体的体积相等凝胶减少的体积与蒸发掉液体的体积相等,无毛细管力起作用。当进一步蒸发使凝胶减少的体无毛细管力起作用。当进一步蒸发使凝胶减少的体积小于蒸发掉的液体的体积时积小于蒸发掉的液体的体积时,凝胶承受一个毛细凝胶承受一个毛细管压力管压力,将颗粒挤压在一起。将颗粒挤压在一起。三、凝胶的干燥三、凝胶的干燥 由于凝胶中毛细孔孔径大小不匀由于凝胶中毛细孔孔径大小不匀,产生的产生的毛细管压力的大小不等毛细管压力的大小不等,由此造成的应力差由此造成的应力差导致凝胶开裂。实践表明导致凝胶开裂。实践表明,除了凝胶本身的除了凝胶本身的尺寸因素尺寸因素,干燥速率也是一个重要因素。要干燥速率也是一个重要因素。要保持凝胶结构或得到没有裂纹的烧结前驱体保持凝胶结构或得到没有裂纹的烧结前驱体,最简单的方法是在大气气氛下进行自然干燥。最简单的方法是在大气气氛下进行自然干燥。对于自然干燥制备干凝胶对于自然干燥制备干凝胶,为了防止伴随溶为了防止伴随溶剂蒸发过程而产生的表面应力以及凝胶中不剂蒸发过程而产生的表面应力以及凝胶中不均匀毛细管压力的产生均匀毛细管压力的产生,干燥速度必须限制干燥速度必须限制在较低的值。在较低的值。超临界流体干燥超临界流体干燥l保持凝胶原先的分散结构保持凝胶原先的分散结构l避免粒子的团聚避免粒子的团聚l防止材料基础粒子变粗防止材料基础粒子变粗l防止比表面急剧下降防止比表面急剧下降l防止孔隙大量减少防止孔隙大量减少超临界干燥技术超临界干燥技术在超临界状态下的流体，气在超临界状态下的流体，气液界面消失，表面张力不复存在，液界面消失，表面张力不复存在，凝胶毛细孔中不存在由表面张力产生的附加压力凝胶毛细孔中不存在由表面张力产生的附加压力 冻结干燥法冻结干燥法 冻结干燥法适于制备活性高、反应性强的微粉。冻结干燥法适于制备活性高、反应性强的微粉。该法用途广泛该法用途广泛,以大规模成套设备来制备微粉其成以大规模成套设备来制备微粉其成本也十分经济本也十分经济,实用性好。实用性好。制备过程的特点是制备过程的特点是:能用可溶性盐的均匀溶液能用可溶性盐的均匀溶液来调制出复杂组成的粉末原料。靠急速的冻结来调制出复杂组成的粉末原料。靠急速的冻结,可可以保持金属离子在溶液中的均匀混合状态。通过冷以保持金属离子在溶液中的均匀混合状态。通过冷冻干燥可以简单制备无水盐。经冻结干燥生成多孔冻干燥可以简单制备无水盐。经冻结干燥生成多孔性干燥体性干燥体,透气性好。在煅烧时生成的气体易于放透气性好。在煅烧时生成的气体易于放出出,同时同时,其粉碎性也好其粉碎性也好,所以容易微细化。所以容易微细化。微波干燥微波干燥 它是一种深入到物料内部它是一种深入到物料内部,由内向由内向外的加热方法外的加热方法,不像传统的加热方法不像传统的加热方法,靠靠物料本身的热传导来进行。两者相比物料本身的热传导来进行。两者相比,微微波加热具有以下特点波加热具有以下特点:加热速度快加热速度快;反应反应灵敏灵敏;加热均匀。微波加热场中无温度梯加热均匀。微波加热场中无温度梯度存在度存在,热效率高。热效率高。DCCA DCCA 法法 控制干燥的化学添加剂控制干燥的化学添加剂(dryingcontrol(dryingcontrol chemical additives,chemical additives,简称简称DCCA)DCCA)是一类具有低蒸是一类具有低蒸气压的有机液体气压的有机液体,常用的有甲酞胺、二甲基甲酞胺、常用的有甲酞胺、二甲基甲酞胺、丙三醇和草酸等。向醇溶剂中添加一定量的丙三醇和草酸等。向醇溶剂中添加一定量的DCCA,DCCA,可以提高凝胶的稳定性可以提高凝胶的稳定性,减少干燥过程中凝胶破减少干燥过程中凝胶破裂的可能性裂的可能性,但延长了干燥周期。不同的但延长了干燥周期。不同的DCCA DCCA 其作其作用机理不尽相同用机理不尽相同,但都是由于它们的低挥发性但都是由于它们的低挥发性,能能把不同孔径中的醇溶剂的不均匀蒸发大大减少把不同孔径中的醇溶剂的不均匀蒸发大大减少,从从而减少干燥应力。而减少干燥应力。干凝胶的热处理干凝胶的热处理 由由多多孔孔疏疏松松凝凝胶胶转转变变成成可可应应用用的的材材料料至至少少有有4 4 个个历历程程:毛毛细细收收缩缩、缩缩合合聚聚合合、结结构构弛弛豫豫和和粘粘滞滞烧烧结结。热热处处理理的的目目的的是是消消除除干干凝凝胶胶中中的的气气孔孔,使使制制品品的的相相组组成成和和显显微微结结构构能能满满足足产产品品性性能能的的要要求求。在在加加热热过过程程中中,干干凝凝胶胶先先在在低低温温下下脱脱去去吸吸附附在在表表面面的的水水和和醇醇,265-300,265-300发发生生OROR基基的的氧氧化化,300,300以以上上则则脱脱去去结结构构中中的的OHOH基基。由由于于热热处处理理过过程程伴伴随随较较大大的的体体积积收收缩缩、各各种种气气体体的的释释放放(COCO2 2、H H2 2O O、ROH),ROH),加加之之OROR基基在在非非充充分分氧氧化化时时还还可可能能炭炭化化,在在制制品品中中留留下下炭炭质质颗颗粒粒,所所以以升升温温速速度度不不宜宜过过快快。在在烧烧结结过过程程中中,由由于于凝凝胶胶的的高高比比表表面面积积、高高活活性性,其其烧烧结结温温度度常常比比通通常常的的粉粉料料坯坯体体低低数数百百度度。达达到到一一定定致致密密度度所所需需要要的的烧烧结结时时间间可可以以根根据据凝凝胶胶粒粒子子的的开开孔孔模模型型或或闭闭孔孔模模型型,从从理理论论上上加加以以计计算算。采采用用热热压压烧烧结结工工艺艺可可以以缩缩短短烧烧结结时时间间,提提高高产产品品质质量量。凝凝胶胶的的烧烧成成也也受受凝凝胶胶骨骨架架的的影影响响。除除骨骨架架结结构构之之外外,对对凝凝胶胶的的加加热热收收缩缩产产生生影响的还有凝胶的成分、气体孔径和加热速度等因素。影响的还有凝胶的成分、气体孔径和加热速度等因素。四、溶胶凝胶法常用测试方法四、溶胶凝胶法常用测试方法测定前驱物金属醇盐的测定前驱物金属醇盐的水解水解程度（化学定量分析法）程度（化学定量分析法）测定溶胶的测定溶胶的物理性质物理性质（粘度、浊度、电动电位）（粘度、浊度、电动电位）胶粒胶粒尺寸尺寸大小（准弹性光散射法、电子显微镜观察）大小（准弹性光散射法、电子显微镜观察）溶胶或凝胶在溶胶或凝胶在热处理热处理过程中发生的过程中发生的物理化学物理化学变化（变化（XRD、中子衍射、中子衍射、DTATG）反应中反应中官能团官能团及及键性质键性质的变化（红外分光光度计、拉曼的变化（红外分光光度计、拉曼光谱仪）光谱仪）溶胶、凝胶粒子中的溶胶、凝胶粒子中的结构结构（GCMS）固态物体的核磁共振谱测定固态物体的核磁共振谱测定MO结构状态结构状态柠檬酸溶胶柠檬酸溶胶-凝胶法制备凝胶法制备Ca2Co2O5 粉体粉体及结构表征及结构表征 分析纯分析纯Ca(NO3)24H2O、Co(NO3)26H2O，柠檬酸（柠檬酸（HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH）为原）为原料，按照化学计量比混合，溶解于适量的去离子水中，料，按照化学计量比混合，溶解于适量的去离子水中，超声波分散超声波分散60min后置于后置于80的水浴锅中加热，缓慢蒸的水浴锅中加热，缓慢蒸发得到具有一定黏度和流动性的透明溶胶，继续蒸发发得到具有一定黏度和流动性的透明溶胶，继续蒸发得到粘滞的粉红色凝胶，然后置于得到粘滞的粉红色凝胶，然后置于120 的干燥箱中进的干燥箱中进行真空干燥，最终得干凝胶。将干凝胶磨碎成粉末在行真空干燥，最终得干凝胶。将干凝胶磨碎成粉末在700 下进行焙烧得到黑色的下进行焙烧得到黑色的Ca2Co2O5粉体。粉体。1 1、TG-DSC TG-DSC 分析分析1 1、TG-DSC TG-DSC 分析分析从从TG 曲线可以看出，样品的质量损失发生在曲线可以看出，样品的质量损失发生在100700，质量损失率达到，质量损失率达到78.14%；从从DSC 曲线可以看出，在曲线可以看出，在100200 阶段，主要是阶段，主要是干凝胶表面吸附水以及残留水分的挥发，同时也包干凝胶表面吸附水以及残留水分的挥发，同时也包括了硝酸的分解氧化过程；括了硝酸的分解氧化过程；在在200550 阶段，出现了阶段，出现了362.4，489.9 和和518.8 三个放热峰，同时质量损失率达到三个放热峰，同时质量损失率达到38.11%，主要是，主要是柠檬酸和柠檬酸盐的氧化分解生成柠檬酸和柠檬酸盐的氧化分解生成CaCO3 和和Co3O4的过程；的过程；在在600700 阶段，出现了阶段，出现了670.6 的吸热峰和的吸热峰和683.4 的放热峰，应为的放热峰，应为CaCO3 分解得到分解得到CaO并与并与Co3O4 晶化得到晶化得到Ca2Co2O5 的过程；从的过程；从700 开始，开始，TG 曲线平滑，无质量损失出现，因此曲线平滑，无质量损失出现，因此700 应为应为Ca2Co2O5 的合适煅烧温度。的合适煅烧温度。2 2、XRD XRD 分析分析当煅烧时间为当煅烧时间为24h时，虽然主晶相为时，虽然主晶相为Ca2Co2O5，但是还，但是还有少量的有少量的CaO和和Co3O4没有充分反应，当煅烧时间达到没有充分反应，当煅烧时间达到36h时，得到单相时，得到单相Ca2Co2O5粉体。粉体。图图3 为干凝胶在不同煅烧温度下煅烧为干凝胶在不同煅烧温度下煅烧36 h 得到的粉体的得到的粉体的XRD 谱，从图中可以看出：在谱，从图中可以看出：在600 下煅烧得到的样下煅烧得到的样品中虽然已经有品中虽然已经有Ca2Co2O5生成，但是含量极少，图谱生成，但是含量极少，图谱上主要还是上主要还是CaCO3和和Co3O4的衍射峰；当温度升高到的衍射峰；当温度升高到700时，图谱上完全是时，图谱上完全是Ca2Co2O5的衍射峰，说明此时的衍射峰，说明此时样品为样品为Ca2Co2O5单相，这与上述单相，这与上述TG-DSC的分析结果的分析结果完全一致；当温度升高至完全一致；当温度升高至800时，时，XRD谱上出现了谱上出现了CaO峰，说明峰，说明Ca2Co2O5开始分解。开始分解。3 3、FT-IR FT-IR 分析分析其中其中3 419.45cm3 419.45cm1 1 处是样品表面吸附水和羧基中的处是样品表面吸附水和羧基中的O OH H伸缩伸缩振动峰；振动峰；1 718.04cm1 718.04cm1 1和和1 236.04cm1 236.04cm1 1是金属离子与酯基基团（是金属离子与酯基基团（COOCOO）形成的酯化物的吸收峰，表明金属离子和柠檬酸根离子之间）形成的酯化物的吸收峰，表明金属离子和柠檬酸根离子之间形成了配位键；形成了配位键；1 628.18cm1 628.18cm1 1 处是硝基酯的处是硝基酯的NONO2 2的不对称伸缩的不对称伸缩振动峰；振动峰；1 384.801 384.80，879.53cm879.53cm1 1处是游离的处是游离的NONO3 3的特征吸收的特征吸收峰；峰；1 093.45cm1 093.45cm1 1 处是处是C CO O 伸缩振动吸收峰；伸缩振动吸收峰；609.30cm609.30cm1 1处处是是C CO OM M 的伸缩振动峰。经过的伸缩振动峰。经过700700煅烧煅烧36h36h的样品中，的样品中，3 3 422.44cm422.44cm1 1是样品表面吸收水分的是样品表面吸收水分的O OH H 伸缩振动峰；伸缩振动峰；1 1 430.50cm430.50cm1 1是是C CC C 振动的结果；振动的结果；874.74874.74，732.22732.22，585.63cm585.63cm1 1 分别归属于分别归属于CaCaO O 和和CoCoO O 的特征吸收峰，说明的特征吸收峰，说明干凝胶经过煅烧后，绝大多数有机物已经反应生成干凝胶经过煅烧后，绝大多数有机物已经反应生成COCO2 2和和H H2 2O O，只有极少量具有只有极少量具有C CC C的有机物必须在较高的温度下才能除去。的有机物必须在较高的温度下才能除去。4 4、SEM SEM 分析分析图图5(a)显示样品的形貌具有片层状结构；图显示样品的形貌具有片层状结构；图5(b)为单个为单个颗粒的局部放大图，晶粒为粒状和棒状，平均粒径在颗粒的局部放大图，晶粒为粒状和棒状，平均粒径在50nm左右。左右。当干凝胶在当干凝胶在700下煅烧时，在煅烧的初期得到纳米尺下煅烧时，在煅烧的初期得到纳米尺寸晶粒，但是形状并不规则；随着煅烧时间的进一步延寸晶粒，但是形状并不规则；随着煅烧时间的进一步延长，晶粒开始长大，由于长，晶粒开始长大，由于Ca2Co2O5晶体结构呈高度二维晶体结构呈高度二维特性，因此在晶粒长大的过程中表现出一定程度的择优特性，因此在晶粒长大的过程中表现出一定程度的择优取向，当煅烧时间达到取向，当煅烧时间达到36h时，晶粒相互靠近形成如图时，晶粒相互靠近形成如图5(a)所示的片层状结构大颗粒，同时由于在所示的片层状结构大颗粒，同时由于在700下进下进行煅烧，晶粒生长较为缓慢，并且没有其他外力作用，行煅烧，晶粒生长较为缓慢，并且没有其他外力作用，因此形貌呈现疏松多孔状。因此形貌呈现疏松多孔状。5 5、EDXEDX（能量色散（能量色散X X射线荧光光谱仪）分析射线荧光光谱仪）分析 为了更好地确定样品的为了更好地确定样品的组成成分，利用扫描组成成分，利用扫描电镜对电镜对700下煅烧下煅烧36h得到的样品进行得到的样品进行EDX分析，如图分析，如图6 所所示。结果表明：粉体示。结果表明：粉体由由Ca、Co、O 三种元三种元素组成，其原子摩尔素组成，其原子摩尔比为比为19.11 16.85 64.04，所以样品应为富氧型所以样品应为富氧型的的Ca2Co2O5。五、溶胶凝胶法的应用五、溶胶凝胶法的应用前驱体前驱体溶胶溶胶纳米颗粒纳米颗粒纤维纤维湿凝胶湿凝胶涂层、薄膜涂层、薄膜气凝胶气凝胶多孔材料多孔材料干凝胶干凝胶致密块体致密块体块体材料块体材料多孔材料多孔材料纤维材料纤维材料复合材料复合材料粉体材料粉体材料薄膜及薄膜及涂层材料涂层材料溶胶凝胶溶胶凝胶溶胶凝胶法的应用溶胶凝胶法的应用功能材料中制备粉体材料功能材料中制备粉体材料La2O3La(NO3)3溶液HNO3Fe(NO3)3.6H2OFe(NO3)3溶液La:Fe=1:1柠檬酸LaFeO3的超细粉末 10100nmLa3+、Fe3+的柠檬酸溶液5080含La3+、Fe3+的凝胶含La3+、Fe3+的溶胶6090干凝胶热处理120铁酸镧薄膜是一类重要的铁酸镧薄膜是一类重要的介电薄膜材料介电薄膜材料 溶胶凝胶法的应用溶胶凝胶法的应用功能材料中制备纤维功能材料中制备纤维Si(OCH3)4C2H5OHH2O,HClC2H5OHNdCl3.6H2O混合溶液混合溶液凝胶纤维凝胶纤维铷玻璃纤维铷玻璃纤维粘性溶胶粘性溶胶搅拌（室温）搅拌（室温）放置、脱水（室温放置、脱水（室温8 0）拉纤维（室温）拉纤维（室温）加热（加热（10/h）500 1h，冷却至室温，冷却至室温溶胶凝胶法的应用溶胶凝胶法的应用功能材料中制备膜材料功能材料中制备膜材料Nd(NO3)3.6H2OH2O,HClC2H5OHC2H5OHSi(OCH3)4混合溶液粘性溶胶包覆膜保持保持24h，室温，室温包覆包覆Nd.SiO2膜加热加热1h溶胶凝胶法的应用溶胶凝胶法的应用功能材料中制备单晶功能材料中制备单晶溶胶凝胶法的应用溶胶凝胶法的应用功能材料中制备复合材料功能材料中制备复合材料溶胶凝胶法的应用溶胶凝胶法的应用催化剂的制备及应用催化剂的制备及应用六、溶胶凝胶法的优势六、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起始原料是分子级的能制备较均匀的材料较高的纯度较高的纯度组成成分较好控制，尤其适合制备多组分材组成成分较好控制，尤其适合制备多组分材料料可降低程序中的温度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备具有流变特性，可用于不同用途产品的制备可以控制孔隙度可以控制孔隙度容易制备各种形状容易制备各种形状溶胶凝胶法的缺陷溶胶凝胶法的缺陷原料成本较高原料成本较高存在残留小孔洞存在残留小孔洞存在残留的碳存在残留的碳(脱醇后产物脱醇后产物)较长的反应时间较长的反应时间有机溶剂对人体有一定的危害性有机溶剂对人体有一定的危害性在干燥过程中会逸出气体及有机物在干燥过程中会逸出气体及有机物,并产生并产生收缩收缩