Procesul sol-gel (sol-gel sau un spin pe proces de sticlă), bazat pe proprietatea sol sau de soluție coloidală rezistență la coaguleze și se transformă în geluri care sunt sisteme coloidale structurate cu mediu de dispersie lichid.
Gelele sunt corpuri gelatinoase ale căror proprietăți mecanice sunt similare cu proprietățile mecanice ale unui solid. În geluri, particulele fazei de dispersie sunt conectate una cu cealaltă într-o rețea spațială liberă, celulele cărora conțin un mediu dispersant. Gelele nu au proprietăți de curgere. Gelurile cu un mediu de dispersie apoasă se numesc hidrogeluri, iar cu hidrocarburi - organogeluri.
Tehnologia Sol-gel este o modalitate convenabilă de a obține materiale dispersate, permite excluderea numeroaselor etape de spălare. Ca materii prime, se utilizează compuși care nu introduc impurități în produsul final.
Tehnologia Sol-gel se bazează pe reacțiile de polimerizare a compușilor anorganici. Există următoarele etape ale tehnologiei sol-gel:
- prepararea soluției (alcooli - alcooli de natură diferită servesc drept solvenți);
În mod tipic, materiile prime sunt alcoxii de metale cu formula generală M (OR) n. unde M - metale (. Ti, Zr, V, Zn, Al, Sn, Ge, Mo, Si, W, și alte lantanide), OR - un grup atomic monovalent al unui radical de hidrocarbură (alchil) și un atom de oxigen (oxi). Prin urmare, numele - alcool. De exemplu, CH30 este o grupare metoxil, C2H5O este o grupare etoxil sau etoxil.
Alcoxi este hidrolizat prin adăugarea de apă. În mod tipic, reacția este efectuată în solvenți organici. Polimerizarea ulterioară (condensare) conduce la formarea unui gel.
De exemplu, pentru n = 4
Procesul real este mult mai complicat și se realizează printr-un mecanism multi-marș. În același timp, condițiile esențiale ale procesului, și anume utilizarea catalizatorilor, natura metalului și tipul grupării alcoxi, sunt esențiale.
Procesul sol-gel implică procesul de hidroliză, gel polimer-zatsiyu (sau condensare controlată chimic) procuras așternut, nucleația (formarea germenilor de cristalizare) și creșterea particulelor cu ei în următoarea aglomerare. tetrametiloksisilan După cum prokursorov adesea este-polzujut (TMOS) sau tetraetoxisilan (TEOS), care formează o structură de silice ( "master") în jurul dopant ( "oaspete"). Se formează o capcană de celule specifică. Nuclearea are loc prin formarea unui complex polinuclear, a cărui concentrație crește, până la atingerea unei suprasaturații, determinată prin solubilitatea sa. Din acest moment începe să crească embrionii și nu se mai formează embrioni noi. În stadiul de formare a gelului (gelatinizare) se poate realiza impregnarea cu ioni de diferite metale.
Polimerii oxo rezultați au structura unei rețele poroase ultra-subțiri cu dimensiuni de pori de 110 nm, similare structurii zeoliților. Ssp lor specifice de suprafață în funcție de condițiile de sinteză ale compoziției, doresc să instituie 130 - 1260 m 2 / g, densitatea în vrac de 0,05 - 0,10 g / cm 3. loviya Vc-uscare, în timpul căreia îndepărtarea volatile Compo-piesele originale, determina textura produsului. Structura și texturile produsului sunt finalizate în etapa de tratare termică.
Această metodă poate fi utilizată pentru sinteza nanocompozitelor pe bază de ceramică de tip heterometalic, de exemplu perovskitul cu structura AB03. Astfel de materiale (în principal, film, epitak-axial orientat) posedă ferro- specifice, proprietățile piezo și piroelectrici și sunt utilizate pe scară largă în electro-nick și optoelectronică. Perovskites, de exemplu PbTi03. obținute în mod obișnuit prin calcinarea la o temperatură peste 600 ° C a amestecului de PbO și TiO2, măcinat într-o moară vibratoare. Totuși, PbO este toxic și prezența fazei sale în produsul final este nedorită. Tehnologia Sol-gel pentru obținerea perovskitului PbTi03 este lipsită de aceste dezavantaje. Componentele inițiale ale Ti (OPr) 4. Pb (AcO) 2 · 3H20, etilen glicol și acid citric sunt agitate la 50 ° C. Polimerizarea complexelor metalice obținute se efectuează apoi la 130 ° C și piroliza la 300 ° C. Precursorul pulbere rezultat este calcinat în aer timp de 2 ore la 400 ° C - 600 ° C. Ca rezultat, se obțin filme subțiri de PbTi03. conservarea proprietăților materialului blocului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: