Золь-гель метод

В золь-гель методе сначала получают золь, а затем гель. Этот метод в настоящее время наиболее широко используется для получения нанопорошков. Изменение параметров процесса позволяет регулировать размер частиц, вплоть до наноразмеров. Схема получения наночастиц этим методом представлена на рис.1. Гель можно использовать непосредственно для получения пленок или монолитных изделий. Проблемой является получение изделий больших размеров, поскольку при их сушке и обжиге усадка достигает 70%, что может приводить к возникновению механических напряжений вплоть до образования трещин. Весьма эффективно использование геля в качестве технологической связки в технологии керамики. Она не только облегчает формование, но и снижает температуру обжига. Большее распространение нашел способ, при котором гель сушат, переводя его в ксерогель, а порошок используют для формования изделий, плазменного осаждения и т.д.

Для получения золя проводят гидролиз солей слабых оснований (SiCl₄, TiCl₄ и т.д.) или алкоголятов. Золи с низким соотношением ОН/катион получают при быстрой экстракции образующейся кислоты несмешивающимися с водой органическими аминами типаR₃C - NH₂, где R - алкильный радикал, содержавший от 18 до 22 атомов углерода. Можно использовать и другие реакции, приводящие к образованию гелеобразных осадков. Применение пен газаторов позволяет получить стабильные и достаточно концентрированные золи. Дл я сдерживания процессов взаимодействия наночастицы с окружающей средой воду можно заменить органической средой. Так, нанопорошок оксида титана получали гидролизом титанил-сульфата. Аморфный осадок прокаливали при 1000 - 1300 К. [2]

Перевод золя в гель осуществляется при удалении из него части воды нагреванием, экстракцией соответствующим растворителем. Эффективным является распыление водного золя в нагретую несмешивающуюся с водой жидкость, например керосин. Проницаемость границы раздела для воды можно регулировать с помощью ПАВ.

Золь-гель метод широко используется для получения наночастиц из неорганических неметаллических материалов. Многостадийность процесса позволяет даёт возможность регулировать размер и структуру частиц.