溶胶-凝胶法制备的粉体可以应用在哪里？

溶胶-凝胶法的原理是易水解的金属无机盐或金属醇盐化合物在一定的熔剂中与水反应，通过水解和缩聚作用逐渐凝胶化，然后干燥、烧结得到超细粉末。这种方法的历史可以追溯到19世纪中叶。Ebelman发现四乙氧基硅烷水解形成的SiO _ 2是玻璃状的，Graham发现SiO _ 2凝胶中的水可以被有机溶剂取代。化学家们对这一现象进行了长期的研究和探索，后来逐渐形成了胶体化学学科。20世纪30-70年代，科学家将胶体化学原理应用于无机材料的制备，引起了人们的关注。他们把这种方法称为化学合成或SSG(sol gel ),并解释说这种方法是在制备材料的初始阶段进行控制，使均匀性达到亚微米、纳米甚至分子水平。也就是说，在材料制备的前期就控制了材料的微观结构，不仅可以用于微粉，还可以用于制备薄膜、纤维和复合材料。

溶胶-凝胶法的实践表明，其优缺点为:1，制备过程中无需机械搅拌，不易引入杂质，纯度高；2.由于溶胶由溶液制备，化学均匀性好；3.颗粒细小，胶体粒径可小于0.65438±0 μm；4.可含有不溶性颗粒，均匀分散在组分溶液中而不沉淀，然后凝胶化，将不溶性组分固定在凝胶体系中；5.可溶性杂质成分分布均匀；6.合成温度低；7.粉体活性高；8.

目前溶胶-凝胶法有三种类型，即传统的胶体型、无机聚合物型和复合型。早期的溶胶-凝胶法采用的是传统的胶体法，但在80年代前后，科学家们把目光集中在了无机高分子型上，因为这种类型容易控制，各个组分体系的凝胶和后续产物都比较均匀，很容易从溶胶或凝胶中制备出各种形状的材料。然而，该方法通常需要可溶于有机溶剂的醇盐作为前体，而许多廉价的金属醇盐不溶于有机溶剂，这限制了该类型的应用。因此，人们将金属离子形成络合物。

下面重点介绍无机高分子型和复合型的溶胶-凝胶法。无机高分子型是将金属醇盐(也可选择其他一些盐)溶解在有机溶剂中，通过水解-聚合反应形成均匀的溶胶，进一步反应失去大部分有机溶剂使其转化为凝胶，再通过热处理制备超细粉体。该方法制备的关键在于金属醇盐的合成方法。金属醇盐称为金属烷氧基化合物，其特点是烷氧基与金属元素之间形成C-O-M键。例如，为了制备稀土醇盐，碱金属(li、Na或K)或碱土金属(Ca、Mg)的醇盐必须用作烷氧基的提供者，然后与稀土金属卤化物有机羧酸盐反应以获得它们。方法无水醋酸稀土、金属钙颗粒和乙醇在芳香溶剂中回流合成稀土金属醇盐。下面举例:1。无水醋酸稀土的制备:将干燥的氢氧化稀土用一定量的无水醋酸溶解，蒸发掉多余的醋酸，然后加入苯进行沸腾蒸馏，除去其中所含的水，得到无水醋酸稀土。2.稀土金属醇盐的合成:以无水醋酸稀土为原料，在芳烃溶剂体系中，与碱土金属和低碳醇反应，在干燥提纯的高纯氮气保护下，加热至沸点70℃左右。回流反应一定时间，得到稀土金属醇盐、醇和苯的混合溶液，然后在高纯氮气保护下蒸馏，得到稀土金属醇盐。

金属醇盐法由于醇盐的制备工艺复杂，成本高，且许多廉价的金属醇盐不溶于有机溶剂，所以发展了复合溶胶-凝胶法。以下是一些例子:

以下是通过溶胶-凝胶法合成LiZnSiO4的实例。按一定的化学计量比称取LiCO3和ZnO溶于HNO3中，加入金属离子等质量的柠檬酸，将Si(OC2H5)4溶于无水乙醇中，使柠檬酸溶液与乙醇溶液的体积比为5∶1，搅拌下将水溶液加入到乙醇溶液中，用氨水调节PH值，混合溶液在80℃回流水解缩聚。然后用70℃缓慢蒸发溶剂，由溶液逐渐形成凝胶为溶胶，然后在65438±020℃干燥得到干凝胶，将干凝胶在一定温度下高温处理一定时间，得到组成为Li2ZnSO4的超细粉末，最后压制烧结。

再如溶胶-凝胶法制备超细氧化铁材料。将Fe3+、Co3+、Ba2+、Zn2+和Cu2+的硝酸盐溶液按化学计量比混合，搅拌形成均匀的棕色透明溶液，然后将柠檬酸溶液按摩尔比1: 1-1: 3缓慢加入到配制好的溶液中，并适当加热(70℃-90℃)，充分搅拌至溶液呈中性，pH为7-8；将制得的溶液在100-150℃的烘箱中干燥，形成深棕色干凝胶；然后在一定温度下热处理干凝胶。得到铁氧体细粉。