溶胶凝胶法制备无机有机杂化材料的研究进展.pdf

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文章编号!’&(’$()(!*!""+,"’$""!"$"+
溶胶凝胶法制备无机有机杂化材料的研究进展

裘小宁
$安徽工业大学化学与化工学院’安徽马鞍山(%)**(%

摘要-.描述了溶胶凝胶法合成无机有机杂化材料的原理"对于无机有机杂化材料进行了分类"介绍了其合成方法"并详细阐述了
无机有机杂化材料的性能及在相关领域的应用&
关键词!无机有机杂化材料/...溶胶凝胶法/..有机改性硅酸盐/..基质/..聚合物
中图分类号!01’!%/01!’.........文献标识码!2

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引言
随着现代科技的发展"单一性能的材料已不能满足人们的需要&目前通过两种或多种材料的功能复合"性
能互补和优化"可以制备出性能优异的复合材料"因此具有广阔的应用前景3可以预测复合材料将成为!’世
纪的主导材料&无机有机杂化材料是无机材料和有机材料在纳米尺度结合的复合材料"两相间存在强的作用
力或形成互穿网络结构&由于其兼具有有机高分子材料和无机材料的性能"可以克服单一的有机或无机材料
的局限性"同时在光学(力学(电学以及电化学等方面呈现出许多新的特性"因此无机有机杂化材料是复合材
料领域的一个重要的研究方向4’5+6&

7无机有机杂化材料的溶胶凝胶法制备理论和方法
898溶胶凝胶法的特点
由于有机物与无机物的热稳定性差别较大"无机材料的制备大多需要经过’""".7以上的退火处理"而有
机物在此温度下则会发生分解"因此不能用传统的高温熔融法制备无机有机杂化材料&
目前常用的制备方法为溶胶凝胶法$89:$;<:.=>9?<@@%"该方法是一般是将金属$8A30A32:3B<3C>等%的有机醇
盐或添加过强螯合剂$柠檬酸(DE02等%的无机盐在控制一定条件下"如溶液的FG值(温度和浓度等"进行
水解缩聚反应形成溶胶"凝胶"并经热处理而成为氧化物或其他固体化合物的方法&
溶胶凝胶法制备材料"由于反应组分在纳米级均匀混合"因此材料的均一性好"化学成分可以有选择的掺
杂"制品的纯度高"可以制得块状玻璃(薄膜(纤维等不同形态的制品"反应温度在H"".I以内"比传统的高温
熔融法大大降低&因此通过溶胶凝胶法在低温有机溶液下"将有机物与无机物复合形成杂化材料成为可能&
在溶胶$凝胶过程中有机化合物所起的作用主要是!J制备无机材料中"有机基团可控制反应介质的反应速

收稿日期!!""#$"%$"&
!!!!!!!!!作者简介!裘小宁!"#$%!&"男"浙江台州人"安徽工业大学化学与化工学院讲师#
第!期裘小宁B溶胶凝胶法制备无机有机杂化材料的研究进展"!
率!溶胶的流变性!凝胶的均一性及微观结构"高温焙烧时可将之分解而获得纯的无机材料!不会影响无机材
料的物理性质和化学性质"!在制备高分子"无机复合材料的过程中!因最终的材料是无机物和聚合物的互
穿网络结构!有机基团可用来改进无机组分的性能或使其功能化!从而加强了无机物和聚合物之间的键结合
力!改善了网络结构"
!"#溶胶凝胶法中金属醇盐的水解缩聚机理
在溶胶凝胶反应过程中!金属醇盐的水解缩聚反应是重要的组成部分"以硅醇盐为例#$%&’!在碱性条件下!
水解速率快!而缩聚速率低!凝胶化时间长!反应形成大分子聚合物!交联度高!使得凝胶透明度低#结构疏
松而在酸催化条件下水解由+的亲电机理引起缩聚反应在水解完全进行之前即已开始生成的聚合
!!()*!!
物分子小!