问答题简述溶胶——凝胶法薄膜制备的原理。

题目

问答题

简述溶胶——凝胶法薄膜制备的原理。

参考答案和解析

正确答案：将金属醇盐或金属无机盐溶于溶剂中形成均匀的溶液，再加入各种添加剂，催化剂、水、络合剂或整合剂等，在合适的环境温度、温度条件下，通过强烈搅拌，使之发生水解和缩聚反应，制得所需溶胶。薄膜在由溶胶转变为凝胶过程中，由于溶剂的迅速蒸发和聚合物粒子在溶剂中的溶解度不同，导致部分小粒子溶解，大粒子平均尺寸增加。同时，胶体粒子逐渐聚集长大为粒子簇，粒子簇经相互碰撞，最后相互联结成三维网络结构，从而完成由溶胶膜向凝胶膜的转化，即膜的胶凝化过程。

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相似问题和答案

第1题：

溶胶－凝胶法

正确答案:就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶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。

第2题：

简述溶胶——凝胶法薄膜制备的原理。

正确答案:将金属醇盐或金属无机盐溶于溶剂中形成均匀的溶液，再加入各种添加剂，催化剂、水、络合剂或整合剂等，在合适的环境温度、温度条件下，通过强烈搅拌，使之发生水解和缩聚反应，制得所需溶胶。薄膜在由溶胶转变为凝胶过程中，由于溶剂的迅速蒸发和聚合物粒子在溶剂中的溶解度不同，导致部分小粒子溶解，大粒子平均尺寸增加。同时，胶体粒子逐渐聚集长大为粒子簇，粒子簇经相互碰撞，最后相互联结成三维网络结构，从而完成由溶胶膜向凝胶膜的转化，即膜的胶凝化过程。

第3题：

溶胶剂的制备方法

A.研合法、熔和法和乳化法

B.薄膜分散法

C.熔融法

D.热溶法

E.分散法

参考答案：E

第4题：

问答题

溶胶凝胶制备陶瓷粉体材料的优点是什么？

正确答案：制备工艺简单，无需昂贵的设备；对多元组分体系，溶胶-凝胶法可大大增加其化学均匀性；反应过程易控制，可以调控凝胶的微观结构；材料可掺杂的范围较宽（包括掺杂量及种类），化学计量准确，易于改性；产物纯度高，烧结温度低等。

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第5题：

溶胶剂的制备方法（）

A、研合法、熔和法和乳化法
B、薄膜分散法
C、熔融法
D、热溶法
E、分散法

正确答案:E

第6题：

简述凝胶法原理

正确答案:以凝胶作为支持介质，通过扩散进行的溶液反应生长；技术关键：避免过多的自发成核；高纯试剂，稀溶液，自发成核或籽晶。高温溶液生长此方法中助熔剂的选择是个关键。

第7题：

各种功能玻璃材料制备的溶胶-凝胶法有何特点？

正确答案: （1）玻璃网络结构是通过低温下适当化合物的液相化学聚合反应而形成的。
（2）在传统溶胶-凝胶法完善了络合物法和螯合物法，现可应用于各种元素玻璃合成；
（3）可用于制备各种性能优良的玻璃质泡沫材料、蜂窝状材料、薄膜和纤维；
（4）合成过程复杂，周期长。

第8题：

简述纳米材料的制备方法基本原理。（蒸发-冷凝法、水热合成法、溶剂热合成法、溶胶－凝胶法、微乳液法、模板合成法、自组装法及其特点、VLS机制，VS机制等）

正确答案: 蒸发-冷凝法原理：在高真空的条件下，金属试样经蒸发后冷凝。
水热合成法原理：在特制的密闭反应容器里，采用水溶液作为反应介质，对反应容器加热，创造一个高温（100～350℃）、高压（1～500MPa）的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶。
溶胶－凝胶合成原理：将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，然后使溶胶聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。
微乳液法基本原理：两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液，在“微泡”中经成核、聚结、团聚、热处理后得到粉体。
模板合成法原理：利用基质材料结构中的空隙或外表面作为模板进行合成。结构基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂等。
自组装法原理：基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一稳定、具有一定规则几何外观的结构。
特点：
①有序性：结构比组成部分有序性高
②相互作用力弱：氢键、范德华力、静电作用等
③组成结构复杂：包含纳米及细观结构
VLS生长机制：必须有催化剂的存在；在适宜的温度下，催化剂能与生长材料的组元互熔形成液态的共熔物；生长材料的组元不断地从气相中获得；当液态中溶质组元达到过饱和后，晶须将沿着固-液界面的择优方向析出。特点：催化剂的尺寸决定纳米线材料的最终直径；反应时间影响纳米线的长径比。
VS生长机制：通过热蒸发、化学还原或气相反应等方法产生气相；气相被传输到低温区并沉积在基底上；以界面上微观缺陷（位错、孪晶等）为形核中心生长出一维材料。

第9题：

试述溶胶-凝胶法制备陶瓷粉体的特点

正确答案: 1、在溶液中进行反应，均匀度高；
2、化学计量准确，易于改型掺杂；
3、烧结温度可较大降低；
4、制得的粉料粒径小，分布均匀，纯度高。

第10题：

问答题

简述溶胶凝胶法的定义，优缺点，过程，原理。

正确答案：溶胶-凝胶（Sol-gel）法是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经过热处理而成氧化物或其它化合物固体的方法。
优点：化学组分可以精确控制、易于掺杂；设备简单、成本低廉、并且可以在大面积上制备组分、厚度均匀的薄膜，适合工业生产。
缺点：薄膜的致密性较差，体积收缩
（1）将低粘度的前驱物（precursors）均匀混合、溶于适当溶剂。该前驱物一般是金属的醇盐（M-OR，R=C_nH_2n+1）或金属盐（有机如聚合物、或无机如离子），它们可以提供最终所需要的金属离子。在某些情况下，前驱物的一个成分可能就是一种氧化物颗粒溶胶（colloidalsol）。原料种类不同，所得溶胶物性亦异。
（2）水解、制成均匀的溶胶，并使之凝胶。这是决定最终陶瓷材料化学均匀性的关键步骤。
（3）在凝胶过程中或在凝胶后成型、干燥，然后煅烧或烧结。

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简述溶胶——凝胶法薄膜制备的原理。

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