第三章凝胶.说课材料课件.ppt

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1、第三章凝胶.2、水凝胶是半固体状，无流动性。水凝胶是半固体状，无流动性。3、与沉淀不同与沉淀不同：沉淀是分散相粒子从分散剂：沉淀是分散相粒子从分散剂中沉降出来，明显分为固中沉降出来，明显分为固-液两相。凝胶中却带液两相。凝胶中却带有大量或全部的分散介质，它们被包在分散质搭有大量或全部的分散介质，它们被包在分散质搭建的网络的孔洞中。建的网络的孔洞中。4、与固体不同与固体不同：凝胶具有一定形状，呈现固：凝胶具有一定形状，呈现固体的力学性质（有一定强度、弹性和屈服值），体的力学性质（有一定强度、弹性和屈服值），但凝胶是两相体系。但凝胶是两相体系。5、离子在凝胶中的扩散速度接近在水溶液中离子在凝胶中的

2、扩散速度接近在水溶液中的扩散速度，说明在新形成的凝胶中，分散相和的扩散速度，说明在新形成的凝胶中，分散相和分散介质都是连续相。分散介质都是连续相。三、相关概念三、相关概念1、胶凝胶凝：一定浓度的溶胶或大分子化合物的：一定浓度的溶胶或大分子化合物的水溶液在放置过程中自动形成凝胶的过程，水溶液在放置过程中自动形成凝胶的过程，叫胶凝。叫胶凝。2、干胶干胶：水凝胶脱水，形成干胶。：水凝胶脱水，形成干胶。四、分类四、分类依据分散相性质（柔性、刚性）及形成凝依据分散相性质（柔性、刚性）及形成凝胶结构时质点间的结构强度，分为胶结构时质点间的结构强度，分为弹性凝胶弹性凝胶和和非弹性凝胶非弹性凝胶。1、弹性凝胶

3、弹性凝胶-可逆凝胶：由柔性线性大分子形可逆凝胶：由柔性线性大分子形成的凝胶。成的凝胶。特点特点：其干胶在水中加热溶解后，在冷却过：其干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中形成凝胶程中形成凝胶。2、非、非弹弹性凝胶性凝胶-不可逆凝胶，不可逆凝胶，刚刚性凝胶性凝胶 由由刚刚性性质质点（点（SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3）溶胶所形成的凝胶。）溶胶所形成的凝胶。特点特点：凝胶脱水干燥后再置于水中加：凝胶脱水干燥后再置于水中加热热，一般不形成原来的凝胶，更不能形成一般不形成原来的凝胶，更不能形成产产生此生此凝胶的溶胶。凝胶的溶胶。3.2 凝胶的形成凝胶的形成一、凝胶形成的条件一、凝胶形成的条件从固

4、体（干胶）或溶液出发都可以得到凝胶。从固体（干胶）或溶液出发都可以得到凝胶。干胶吸收亲和性液体后体积膨胀得到凝胶。干胶吸收亲和性液体后体积膨胀得到凝胶。从溶液或溶胶制备需满足两个基本条件：从溶液或溶胶制备需满足两个基本条件：降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶胶体分散状态体分散状态”析出。析出。析出的质点既不沉降也不能自由运动，而是构析出的质点既不沉降也不能自由运动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。二、凝胶形成的方法二、凝胶形成的方法1、改变温度改变温度 即降低溶解度即降低溶解度 例：例：0.5%洋菜

5、水溶液冷却至洋菜水溶液冷却至35，成凝胶，成凝胶2%甲基甲基纤维纤维素水溶液加素水溶液加热热至至5060，成凝，成凝胶胶2、加入非溶、加入非溶剂剂，即使溶解度降低，即使溶解度降低例：果胶水溶液加入乙醇，成凝胶例：果胶水溶液加入乙醇，成凝胶高高级级脂肪酸的脂肪酸的钠盐钠盐与乙醇混合，得固体酒与乙醇混合，得固体酒精精3、加入盐类加入盐类在在亲亲水性水性较较大和粒子形状不大和粒子形状不对对称的溶胶中，加入适量称的溶胶中，加入适量电电解解质质，可形成凝胶。，可形成凝胶。例：在例：在V2O5溶胶中加入溶胶中加入BaCl2，形成，形成V2O5凝胶。凝胶。4、化学反、化学反应应利用化学反利用化学反应应生成不

6、溶物生成不溶物时时，满满足一定条件，可形足一定条件，可形成凝胶。成凝胶。条件条件：1）在生成不溶物）在生成不溶物时时生成大量小晶粒；生成大量小晶粒；2）晶）晶粒的形状不粒的形状不对对称，有利于搭成骨架。称，有利于搭成骨架。例：例：Weimann的的实验实验。Ba(CNS)2+MgSO4BaSO4 当二者当二者为饱为饱和溶液和溶液时时，可得硫酸，可得硫酸钡钡凝胶，但此凝胶不太凝胶，但此凝胶不太稳稳定。定。大分子溶液（蛋白大分子溶液（蛋白质质等）在反等）在反应过应过程中，也形成凝程中，也形成凝胶。例：胶。例：鸡鸡蛋清蛋白蛋清蛋白质质分子在加分子在加热时热时，从球形分子，从球形分子变变成成纤维纤维状

7、，利于形成凝胶。所以状，利于形成凝胶。所以鸡鸡蛋清加蛋清加热热凝固。凝固。3.3 凝胶的凝胶的结结构构一、凝胶的结构分类一、凝胶的结构分类 依形成的网状依形成的网状结结构的不同，凝胶分构的不同，凝胶分为为四四类类。1、球形、球形质质点相互点相互联结联结，由，由质质点点联联成的成的链链排成三排成三维维的网架。例如：的网架。例如：TiO2、SiO2凝胶凝胶2、棒状或片状等不、棒状或片状等不对对称称质质点搭成网架。点搭成网架。V2O5、白土凝胶白土凝胶3、线线性大分子构成网架，骨架中一部分分子性大分子构成网架，骨架中一部分分子链链有序排列，构成微晶区。明胶、棉花有序排列，构成微晶区。明胶、棉花纤维纤

8、维4、线线型大分子因化学交型大分子因化学交联联（化学（化学键桥键桥）构成网）构成网架。含二乙架。含二乙烯烯苯的苯的PS二、不同结构的影响因素二、不同结构的影响因素四种结构的不同点，主要在于质点形状、四种结构的不同点，主要在于质点形状、质点刚性或柔性、质点的连接方式三方面。质点刚性或柔性、质点的连接方式三方面。1、质质点形状点形状：影响形成凝胶所需最小：影响形成凝胶所需最小浓浓度，度，形状越不形状越不对对称，所需称，所需浓浓度越小。度越小。2、质质点点刚刚性或柔性性或柔性 柔性大分子常形成弹性凝胶，刚性质点柔性大分子常形成弹性凝胶，刚性质点形成非弹性凝胶。形成非弹性凝胶。3、质质点点联结联结的性

9、的性质质A、靠分子、靠分子间间力（力（Fan der waals力）形成力）形成结结构构 这类结这类结构不构不稳稳定，常具有触定，常具有触变变性，即在外力作用下性，即在外力作用下结结构被破坏，静置后可复原。例：构被破坏，静置后可复原。例：Fe(OH)3、Al(OH)3凝凝胶。胶。B、靠、靠氢键氢键形成形成结结构构 结结构比上一构比上一类类牢固，所以性牢固，所以性质质也也较稳较稳定。水凝胶中含水量定。水凝胶中含水量较较大，有一定大，有一定弹弹性。干性。干明胶在室温下，明胶在室温下，发发生有限膨生有限膨胀胀，加，加热时发热时发生生无限膨无限膨胀胀。C、靠化学、靠化学键键形成形成结结构构 结结构非常

10、构非常稳稳定。此定。此类类凝胶在吸收液体凝胶在吸收液体后，只后，只发发生有限膨生有限膨胀胀，加，加热热也不会无限膨也不会无限膨胀胀。3.4 胶凝作用及其影响因素胶凝作用及其影响因素一、溶胶、凝胶转变时的现象一、溶胶、凝胶转变时的现象1、转变转变温度温度特点：特点：A、大分子溶液、大分子溶液转变为转变为凝胶凝胶时时无无严严格恒格恒定的定的转变转变温度，往往与冷却快慢有关。温度，往往与冷却快慢有关。B、凝点（胶凝温度）常常比熔点（液化温度）、凝点（胶凝温度）常常比熔点（液化温度）低低1020或更大。或更大。例：鱼冻在室温就能形成，而破坏必须加热。例：鱼冻在室温就能形成，而破坏必须加热。原因：凝胶的

11、液化与晶区的熔化有关，微晶区越原因：凝胶的液化与晶区的熔化有关，微晶区越大，熔点越高。胶凝开始后，凝胶中的微晶区仍大，熔点越高。胶凝开始后，凝胶中的微晶区仍不断扩大，导致熔点升高，使不断扩大，导致熔点升高，使凝点和熔点不一致。凝点和熔点不一致。2、热热效效应应 A、大分子溶液形成凝胶、大分子溶液形成凝胶时时常常放常常放热热，是是结结晶作用的潜晶作用的潜热热。B、一般溶胶胶凝、一般溶胶胶凝时时与与结结晶作用无关，晶作用无关，热热效效应应很小。很小。3、光学效、光学效应应 溶溶胶胶转变转变成凝胶成凝胶时时，Tyndall效效应应增增强强。原因：原因：质质点增大，水化程度减弱。点增大，水化程度减弱。

12、4、流、流动动性性质质 溶胶胶凝后失去了流溶胶胶凝后失去了流动动性，凝胶性，凝胶获获得了得了弹弹性、屈服性、屈服值值等。等。5、电导电导 溶胶胶凝后，体系的溶胶胶凝后，体系的电导电导无明无明显变显变化，化，说说明凝胶中离子的迁移未受到障碍。明凝胶中离子的迁移未受到障碍。原因：水凝胶中含有原因：水凝胶中含有连连通的毛通的毛细细管空管空间间系系统统，其中充，其中充满满了分散介了分散介质质（水）。（水）。二、影响明胶胶凝的因素二、影响明胶胶凝的因素1、溶液溶液浓浓度度 A、胶凝、胶凝过过程是程是质质点点间间的相互吸引，的相互吸引，浓浓度大度大，质质点点间间距离小，距离小，胶凝速度快胶凝速度快。B、溶

13、液胶凝的最低、溶液胶凝的最低浓浓度与度与质质点形状和点形状和溶溶剂剂化程度有关。化程度有关。2、温度温度 A、温度升高，分子、温度升高，分子热热运运动动加加剧剧，不利，不利于形成于形成结结构，使胶凝速度减慢。构，使胶凝速度减慢。B、若体系中分散相当溶解度或、若体系中分散相当溶解度或稳稳定性定性因温度升高而降低因温度升高而降低时时，则则胶凝可能加快。胶凝可能加快。3、电电解解质质 盐类对盐类对明胶胶凝的影响主要是阴离子的作用。明胶胶凝的影响主要是阴离子的作用。SO42-C4H4O62-Ac-Cl-NO3-ClO3-Br-I-SCN-Cl-以前的离子能加速胶凝；以前的离子能加速胶凝；Cl-开始及以

14、后的开始及以后的减慢胶凝；减慢胶凝；I-、SCN-能阻止胶凝。能阻止胶凝。SO42-促使胶凝的能力最促使胶凝的能力最强强，是各种蛋白，是各种蛋白质质溶液常用溶液常用的沉淀的沉淀剂剂。3.5 凝胶的性凝胶的性质质一、一、触变作用触变作用1、定义：指凝胶在外力作用下失去结构，变定义：指凝胶在外力作用下失去结构，变成溶胶，静置又胶凝变成凝胶的性质。成溶胶，静置又胶凝变成凝胶的性质。2、在外力作用在外力作用下体系的黏度减小，也叫切稀。下体系的黏度减小，也叫切稀。3、溶胶转变为凝胶时，需要静置一定时间。溶胶转变为凝胶时，需要静置一定时间。因为，固体质点搭成骨架需要时间。因为，固体质点搭成骨架需要时间。二

15、、二、离浆作用离浆作用 1、老化：大分子溶液或溶胶胶凝后，凝、老化：大分子溶液或溶胶胶凝后，凝胶的性胶的性质质并没有全部固定，随着并没有全部固定，随着时间时间的延的延续续，凝，凝胶的性胶的性质质将将继续变继续变化，化，这这一一现现象叫老化。象叫老化。2、离浆：凝胶在老化过程中自发收缩，析出离浆：凝胶在老化过程中自发收缩，析出部分分散介质的作用。部分分散介质的作用。3、原因：溶胶在形成网状结构后，粒子间的原因：溶胶在形成网状结构后，粒子间的距离还没有达到最小，在粒子间作用力的作用下，距离还没有达到最小，在粒子间作用力的作用下，粒子会进一步靠近，从而使骨架收缩，其中的分粒子会进一步靠近，从而使骨架

16、收缩，其中的分散介质被挤出。散介质被挤出。4、弹弹性凝胶和非性凝胶和非弹弹性凝胶都有离性凝胶都有离浆浆作用作用A、离离浆过浆过程是自程是自发发的。的。B、弹弹性凝胶的离性凝胶的离浆浆作用是可逆的，是膨作用是可逆的，是膨胀胀作作用的逆用的逆过过程。非程。非弹弹性凝胶的离性凝胶的离浆浆是不可逆的。是不可逆的。5、离、离浆浆的影响因素的影响因素A、温度、温度 温度升高，离温度升高，离浆浆加速加速B、添加、添加电电解解质质或聚沉或聚沉剂剂能促能促进进离离浆浆。6、与干燥的区、与干燥的区别别离离浆浆在潮湿空气和低温下都可以在潮湿空气和低温下都可以发发生。生。三、三、膨胀作用膨胀作用 1、定、定义义：指凝

17、胶在液体或蒸汽中吸收：指凝胶在液体或蒸汽中吸收这这些液体或蒸汽些液体或蒸汽时时，使自身，使自身质质量、体量、体积积增加的作用。增加的作用。膨胀作用是弹性凝胶特有的性质。膨胀作用是弹性凝胶特有的性质。2、分、分类类 ：在介：在介质质中的膨中的膨胀胀有有选择选择性。性。有限膨有限膨胀胀：质质点点间间作用力作用力强强，膨，膨胀胀是有限度是有限度的。的。无限膨无限膨胀胀：质质点点间间作用力弱，凝胶吸收液体作用力弱，凝胶吸收液体后体后体积积无限增大，可形成溶液。无限增大，可形成溶液。两两类类膨膨胀胀在一定条件下可相互在一定条件下可相互转转化。化。3、参数参数1）膨）膨胀胀度：指一定条件下，度：指一定条件

18、下，单单位位质质量或量或单单位位体体积积凝胶所能吸收液体的量。凝胶所能吸收液体的量。S：膨：膨胀胀度度2）膨胀速度膨胀速度S：凝胶在膨：凝胶在膨胀时间为胀时间为t时时的膨的膨胀胀度；度；Smax：凝胶最大：凝胶最大的膨的膨胀胀度（平衡度（平衡态态下）；下）；k膨膨：膨：膨胀胀速度常数速度常数开始膨开始膨胀时胀时速度最大，然后逐速度最大，然后逐渐渐减小，达到平衡减小，达到平衡时为时为0。4、膨、膨胀胀机理：分机理：分为为两两阶阶段段1）第一）第一阶阶段：液体介段：液体介质进质进入凝胶，与分散相大入凝胶，与分散相大分子相互作用分子相互作用形成溶形成溶剂剂化化层层。此。此阶阶段段时间时间短，速短，速

19、度快，凝胶的度快，凝胶的结结构不构不变变，有，有4特点。特点。液体的蒸气液体的蒸气压压很低，溶很低，溶剂剂分子与凝胶中的大分子形分子与凝胶中的大分子形成溶成溶剂剂化化层层，使溶，使溶剂剂分子的活度降低，体系蒸气分子的活度降低，体系蒸气压压降低。降低。体体积积收收缩缩，凝胶膨，凝胶膨胀胀，凝胶的体，凝胶的体积积增加，但整个体增加，但整个体系的体系的体积积将减少。因将减少。因为为凝胶体凝胶体积积的增量比吸收的液体体的增量比吸收的液体体积积要小，因要小，因为为溶溶剂剂化化层层中分子排列相当中分子排列相当紧紧密。密。热热效效应应 有膨有膨胀热胀热放出。放出。熵值熵值降低降低 膨膨胀胀开始开始阶阶段，由

20、于溶段，由于溶剂剂化化层层中液体分中液体分子排列有序，体系的子排列有序，体系的熵值熵值降低。降低。2）第二）第二阶阶段：段：液体的渗透和吸收液体的渗透和吸收 时间长时间长，速度慢，没有明，速度慢，没有明显显的的热热效效应应和体和体积积收收缩现缩现象。象。5、影响膨、影响膨胀胀的因素的因素1）温度：温度升高，膨）温度：温度升高，膨胀胀速度加快速度加快2）介）介质质的的pH值值 结结构构单单元元为带电为带电的大分子形成的凝胶，在的大分子形成的凝胶，在大分子等大分子等电电点附近膨点附近膨胀胀最小，在最小，在pH酸性区酸性区和碱性区膨和碱性区膨胀胀有最大有最大值值。以明胶以明胶为为例：其膨例：其膨胀胀

21、度与度与pH值值关系关系见见下下图图pH=4.7是明胶的等是明胶的等电电点，此点，此时时膨膨胀胀度最小。度最小。介介质质酸度或碱度增大酸度或碱度增大时时，膨膨胀胀度都随之增大，度都随之增大，经经最大最大值值后又下降。后又下降。Why?3.24.7pH值值膨膨胀胀度度膨胀的凝胶具有半透膜性质，膜是多孔膨胀的凝胶具有半透膜性质，膜是多孔的，孔壁由蛋白质组成，壁上附着许多氨的，孔壁由蛋白质组成，壁上附着许多氨基和羧基；孔洞里充满水。把大块明胶放基和羧基；孔洞里充满水。把大块明胶放入盐酸溶液后，盐酸溶液可看作膜外状态，入盐酸溶液后，盐酸溶液可看作膜外状态，细孔内的水和孔壁上的氨基和羧基可看成细孔内的水

22、和孔壁上的氨基和羧基可看成膜内状态。则凝胶内外（膜两侧）离子的膜内状态。则凝胶内外（膜两侧）离子的分布如下图。分布如下图。PNH3+COOHH+Cl-Cl-H+xxzyy+z平衡平衡时时，膜外，膜外HCl的的浓浓度度为为x，膜内膜内HCl的的浓浓度度为为y，蛋白，蛋白质质离子离子浓浓度度为为z。即：即：x2=y(y+z)又膜内外可通又膜内外可通过过膜的离子差膜的离子差为为：（：（2y+z）-2x由此由此产产生的渗透生的渗透压压P=cRT=(2y+z-2x)RT溶液中酸溶液中酸浓浓度增大度增大时时，有两种情况：，有两种情况：A、酸、酸浓浓度不大度不大时时，酸与蛋白，酸与蛋白质质分子分子结结合成合

23、成盐盐，使使z增大，增大，P增大，有利于膨增大，有利于膨胀胀。B、酸、酸浓浓度很大度很大时时，孔壁上的蛋白，孔壁上的蛋白质质分子全部分子全部形成离子，形成离子，过过剩的酸使溶液中的剩的酸使溶液中的x增大，故增大，故P减小。减小。从等从等电电点（点（z最小，最小，P最小）开始往蛋最小）开始往蛋白白质质溶液中加酸，开始因溶液中加酸，开始因z值值增大膨增大膨胀胀度度也增大，但后又因也增大，但后又因x增大又使膨增大又使膨胀胀度减小，度减小，出出现现一极大一极大值值。同理，在碱性条件下，也会出同理，在碱性条件下，也会出现现一极一极大大值值。3）盐盐的影响的影响 主要是阴离子的影响，主要是阴离子的影响，顺

24、顺序序为为：氯离子及其前面的离子促进膨胀；乙酸根氯离子及其前面的离子促进膨胀；乙酸根后面的离子使凝胶收缩。后面的离子使凝胶收缩。4）其它）其它 凝胶的老化度，交凝胶的老化度，交联联度也影响膨度也影响膨胀胀。老化。老化度越高，交度越高，交联联度越高，膨度越高，膨胀胀越小。越小。3.6 凝胶中的凝胶中的扩扩散作用和化学反散作用和化学反应应一、扩散作用一、扩散作用 水凝胶中，分散相和分散介质都是连续相，物质水凝胶中，分散相和分散介质都是连续相，物质可在其中扩散。可在其中扩散。1、影响物、影响物质质在凝胶中在凝胶中扩扩散的因素散的因素1）凝胶的浓度：凝胶的浓度：浓度越高，物质的扩散速度越慢。浓度越高，

25、物质的扩散速度越慢。凝胶有骨架，物质在其中扩散途径变长，延长凝胶有骨架，物质在其中扩散途径变长，延长扩散时间。扩散时间。浓度增加，结构中的空隙变小，特别是在水化浓度增加，结构中的空隙变小，特别是在水化层中运动更慢，使扩散变慢。层中运动更慢，使扩散变慢。低浓度凝胶中，小分子物质的扩散速度与在纯低浓度凝胶中，小分子物质的扩散速度与在纯液体中的扩散速度几乎没有差别。液体中的扩散速度几乎没有差别。2）扩扩散分子的性散分子的性质质（大小）（大小）分子越大，在凝胶中分子越大，在凝胶中扩扩散速度越慢，尤其在散速度越慢，尤其在浓浓凝胶中越凝胶中越显显著。直径大于著。直径大于20nm的胶粒在凝胶的胶粒在凝胶中几

26、乎不中几乎不扩扩散。散。应应用：利用已知大小胶粒的用：利用已知大小胶粒的扩扩散作用，可确散作用，可确定凝胶中空隙的大小。已知凝胶空隙的大小，可定凝胶中空隙的大小。已知凝胶空隙的大小，可确定确定扩扩散物散物质质分子的大小。分子的大小。二、化学反二、化学反应应 由于物由于物质质在在浓浓凝胶中凝胶中扩扩散速度减慢，无散速度减慢，无机械机械扰动扰动和液体的和液体的对对流等，使反流等，使反应应生成的不溶生成的不溶物呈物呈现现出特殊出特殊现现象象Liesegang（里根）（里根）环环。1、形成、形成例如：例如：3.3%热热明胶溶液，加入少量明胶溶液，加入少量K2Cr2O7，倒入，倒入试试管中冷却，胶凝后，

27、在上面倒入一管中冷却，胶凝后，在上面倒入一层层AgNO3溶液，几天溶液，几天后，可看到褐色后，可看到褐色Ag2Cr2O7沉淀，从上而下一沉淀，从上而下一层层层层分布，分布，层层与与层层之之间间是没有沉淀的空白区。用培养皿也可是没有沉淀的空白区。用培养皿也可进进行同行同一一实验实验，这时这时，得到同心，得到同心环环形沉淀。形沉淀。2、原因、原因Ostwald的的过饱过饱和理和理论论：高：高浓浓度的度的AgNO3从上往下从上往下扩扩散，散，K2Cr2O7向上向上扩扩散，在第一散，在第一层层生成生成Ag2Cr2O7沉淀必沉淀必须须要要过饱过饱和，在生成沉淀后，和，在生成沉淀后，紧紧靠区域的靠区域的K

28、2Cr2O7浓浓度度降低，就出降低，就出现现空白区。空白区。形成形成间间歇性沉淀的主要原因可能是因歇性沉淀的主要原因可能是因为为无无对对流存在。流存在。自然中的里根自然中的里根环环有雨花石、有雨花石、玛玛瑙等中的瑙等中的环环状花状花纹纹。四、四、凝胶网络的应用凝胶网络的应用制备单分散的纳米颗粒。制备单分散的纳米颗粒。五、硅酸铝凝胶的制备和结构特性五、硅酸铝凝胶的制备和结构特性 硅铝凝胶（硅铝凝胶（silica-alumina gel)是重要的吸是重要的吸附剂和催化剂。附剂和催化剂。硅硅铝铝凝胶的制凝胶的制备备有有1）浸浸渍渍法法，用，用铝盐铝盐溶液溶液浸浸渍渍硅酸水凝胶。硅酸水凝胶。2）混合法

29、混合法，将，将纯净纯净的的SiO2和和Al2O3水凝胶湿法混合。水凝胶湿法混合。3）共胶法共胶法，用水玻，用水玻璃和璃和铝盐铝盐溶液直接反溶液直接反应应。1、共胶法流程、共胶法流程酸化硫酸铝溶液酸化硫酸铝溶液水玻璃溶液水玻璃溶液在一定在一定pH值值下混合下混合硅铝溶液硅铝溶液制成硅铝凝胶小球制成硅铝凝胶小球老化老化铝盐活化铝盐活化表面活性剂浸渍表面活性剂浸渍干燥干燥焙烧（活化）焙烧（活化）硅铝溶胶的形成硅铝溶胶的形成用酸化硫酸铝溶液和水玻璃溶液反应制备硅用酸化硫酸铝溶液和水玻璃溶液反应制备硅铝溶胶。在加压下把水玻璃溶液和铝盐溶液以很铝溶胶。在加压下把水玻璃溶液和铝盐溶液以很细的液流形式同时注入

30、混和器中，生成溶胶，并细的液流形式同时注入混和器中，生成溶胶，并在一定高度的油柱中成型生成凝胶。在一定高度的油柱中成型生成凝胶。A、氧化物、氧化物浓浓度度 无机溶胶中氧化物无机溶胶中氧化物浓浓度直接由原料液度直接由原料液浓浓度度决定。决定。原料液氧化物原料液氧化物浓浓度高，度高，则则其其过饱过饱和度高，和度高，会生成大量晶核，它会生成大量晶核，它们们不易不易长长大，只能得到大，只能得到较较小的小的颗颗粒，有利于形成具有粒，有利于形成具有较细较细的孔的孔结结构和构和较较大比表面的凝胶。大比表面的凝胶。凝胶的孔体凝胶的孔体积积随起始溶液的随起始溶液的浓浓度的提高而增度的提高而增加。加。影响非影响非

31、弹弹性凝胶性凝胶类产类产品干胶最后品干胶最后结结构的因素构的因素太多，文献太多，文献结论结论不不统统一。一。溶胶形成条件对凝胶结构的影响溶胶形成条件对凝胶结构的影响B、pH值值 硅硅铝铝溶胶的溶胶的pH值值不不仅仅影响胶凝速度，而且影影响胶凝速度，而且影响凝胶的孔响凝胶的孔结结构。构。pH值为值为9时时胶凝速度最快，在胶凝速度最快，在强强酸酸强强碱介碱介质质中不胶凝。中不胶凝。介介质质pH值值低，胶粒将吸附大量低，胶粒将吸附大量H+并形成很并形成很厚的水化厚的水化层层，使，使稳稳定性增大，定性增大，导导致粒子成致粒子成长长速速度减慢或受到抑制。度减慢或受到抑制。介介质质pH值值高，有利于粒子高

32、，有利于粒子长长大，形成的凝胶大，形成的凝胶具有具有较较大的孔隙和大的孔隙和较较小的小的颗颗粒密度。粒密度。、成球、成球 硅硅铝铝溶胶通溶胶通过过分配分配伞伞流入油柱，液滴呈球形，流入油柱，液滴呈球形，溶胶的溶胶的pH值值适当适当时时，液滴在沉降，液滴在沉降过过程中胶凝程中胶凝成凝胶。成凝胶。随介随介质质pH值值的增加，凝胶的孔径的增加，凝胶的孔径变变大，比表大，比表面降低。面降低。、老化、老化 硅硅铝铝溶胶在油柱中胶凝后，溶胶在油柱中胶凝后，虽虽然形成网状然形成网状结结构，但没有最后成型。老化构，但没有最后成型。老化时时骨架收骨架收缩缩、凝胶、凝胶结结构加固并有水析出。构加固并有水析出。延延

33、长长老化老化时间时间、提高老化程度和增大老化、提高老化程度和增大老化过过程中介程中介质质pH值值，有利于形成大孔凝胶。，有利于形成大孔凝胶。、铝盐铝盐活化活化 用用铝盐铝盐活化硅酸活化硅酸铝铝凝胶，是把凝胶，是把钠钠离子交离子交换换出出来，一是除去催化来，一是除去催化剂剂毒物毒物钠钠，二是增加凝胶中，二是增加凝胶中铝铝含量，利于提高催化含量，利于提高催化剂剂活性。活性。、水洗、水洗 洗去凝胶中的洗去凝胶中的SO42-离子和其他离子和其他杂质杂质。洗洗涤涤水水pH值值增大，或表面增大，或表面张张力降低，或用丁力降低，或用丁醇全部或部分取代水凝胶中的水，可增大硅醇全部或部分取代水凝胶中的水，可增大

34、硅铝铝凝胶的孔径。凝胶的孔径。表面活性表面活性剂剂浸浸渍渍 防止凝胶在干燥过程中破裂，提高小球的防止凝胶在干燥过程中破裂，提高小球的完整率和机械强度。完整率和机械强度。、干燥、干燥 水凝胶脱水干燥后水凝胶脱水干燥后结结构才最后固定。构才最后固定。脱水脱水时时毛毛细细管收管收缩缩，在收，在收缩过缩过程中骨架的机程中骨架的机械械强强度逐度逐渐渐增大，如收增大，如收缩缩的的强强度可以度可以对对抗收抗收缩缩压压，凝胶的孔，凝胶的孔结结构就固定下来；否构就固定下来；否则则，干燥，干燥过过程中凝胶破碎或程中凝胶破碎或龟龟裂。裂。、焙、焙烧烧 在在120脱水干燥硅脱水干燥硅铝铝凝胶，可除去凝胶中的自凝胶，可除去凝胶中的自由水和部分吸附水。由水和部分吸附水。要除去更多吸附水必要除去更多吸附水必须须在在350左右。凝胶在此左右。凝胶在此温度下焙温度下焙烧烧，可提高吸附性能和催化活性，可提高吸附性能和催化活性，这这步步也叫活化。也叫活化。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢