[关闭]
@guoxs 2016-01-16T12:59:00.000000Z 字数 2448 阅读 2868

溶胶凝胶与反胶束

无机合成与固体化学


1、胶体

亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。

憎液溶胶的特性

因为粒子小,比表面大,表面自由能高,是热力学不稳定体系,有自发降低表面自由能的趋势,即小粒子会自动聚结成大粒子。

形成憎液溶胶的必要条件

影响溶胶稳定性的因素

2、溶胶

金属醇法:溶剂(水),催化剂(溶胶剂) ——水解缩聚——> 溶胶 ——陈化,涂层,成纤,成型——> 湿凝胶 ——干燥——> 干凝胶 ——热处理——> 成品

基本原理
不论所用的前驱物为无机盐或金属醇盐,其主要反应步骤是:

最基本的反应有:

溶剂化:能电离的前驱物

水解反应:非电离的分子前驱物,如金属醇盐M(OR)n

硅醇盐的水解机理是水中的氧原子与硅原子做亲核结合。
这里同样有溶剂化效应,溶剂的极性、偶极距和对活泼质子的获取性在水解过程中均很重要。通常,把醇盐的水解在不同的介质中反应有所差异。
水解是可逆反应,如在反应时与水的共沸,排出醇,可以阻止逆反应的进行,如溶剂的烷基不同于醇盐的烷基时,会产生转移性酯化反应:,这反应对合成多组份氧化物是重要的。

缩聚反应
失水缩聚:-M-OH + HO-M - M-O-M-+H2O
失醇缩聚:-M-OR + HO-M - M-O-M-+ROH
反应生成是各种尺寸和结构的溶胶体粒子。

硅氧四面体结构:
: 上标n为每一四面体上的桥氧离子数;下标X则为这种离子中的硅原子数目
硅氧四面体
硅氧四面体

等电点(IEP):Isoelectric point, 溶液粒子电性迁移为零
零电荷点PZC: point of zero charge,表面电荷为零

Ostward熟化机理

形成溶胶的方法

醇盐的水解反应缩聚反应是均相溶液转变为溶胶的根本原因,控制醇盐的水解缩聚条件是制备高质量溶胶的前提。
醇盐水解缩聚控制因素:

3、凝胶

凝胶化过程
溶胶向凝胶的转变过程,最简单地可描述为:
缩聚反应形成的聚合物或粒子聚集体长大为小粒子簇(cluster),后者在相互碰撞下,连结成为大粒子簇,充满整个容器就可称为凝胶。最初是溶胶相中的粒子簇,逐渐地相互连结成三维网络凝胶硬化。因此可以把凝胶化过程看作是两个大的粒子簇之间生成了一个横跨整体的簇形成连续的固体网络

4、反胶束

表面活性剂: 物质溶在溶剂中,即使溶解的量很少,也能使溶剂的表面张力降低很多,从而改变溶剂的表面状态,具有这种性能的物质称为表面活性剂

分类:
阳离子表面活性剂
阴离子表面活性剂
非离子型表面活性剂

最常用的表面活性剂:
AOT [二(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠],它不需要助表面活性剂就可形成反胶团和微乳液。

其他的有:
阴离子表面活性剂: SDS(十二烷基磺酸钠)
DBS(十二烷基苯磺酸钠)
阳离子表面活性剂:CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)
非离子表面活性剂:如Triton X系列(聚氧乙烯醚类)

双子表面活性剂
“流星锤”表面活性剂
十二烷基硫酸钠(SDS)

临界胶束浓度(CMC):表面活性剂在溶液中的浓度到达某一临界值(即临界胶束浓度CMC)及超过该值后,其分子或离子自动缔合成的胶体大小的聚集体质点微粒,这种胶体质点与离子之间处于平衡状态。

阳离子型 : 疏水尾越长,CMC越小;
阴离子型 : 疏水尾越长,CMC越小;
非离子型 : 疏水尾越长,CMC越小;亲水头越大,CMC越大

甘油磷脂
甘油磷脂

微反应器

介孔材料的合成机理
介孔材料的合成机理

硬模板法制备纳米催化材料

反胶束团:是指表面活性剂溶解在有机溶剂中,当其浓度超过CMC(临界胶束浓度)后,形成亲水极性头朝内,疏水链朝外的液体颗粒结构。

反胶团内核可增溶水分子,形成水核颗粒直径小于10nm时,称反胶团。
介于10nm-200nm称W/O型微乳液(简称微乳液)

反胶团或微乳液是热力学稳定体系,其水核是一个“微型反应器”,这个“微型反应器”拥有很大的界面,在其中可以增溶各种不同的化合物,是非常好的化学反应介质
反胶团或微乳液的水核尺寸是由增溶水的量决定的,随增溶水的量的增加而增大,因此,在水核内进行反应制备超细颗粒时,由于反应物被限制在水核内,最终得到的颗粒粒径将受水核大小的控制。
优点和缺点
优点:
(1)制备出纳米级的粒子。
(2)不团聚,接近单一分散。
(3)可进行表面修饰。
缺点:
(1)要使用有机溶剂,有一定污染,价格高。
(2)要寻找合适的生成参数,首先获得反胶团组成体系。

添加新批注
在作者公开此批注前,只有你和作者可见。
回复批注