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接下来给大家介绍一下溶胶的稳定性

要说溶胶从本质上讲应该是一热力学不稳定的

为什么要这么讲是因为

既然纳米颗粒它表面自由能很高

它有自发生成聚集的趋向

但是又可以看到 从肉眼看到它是溶液 均匀的透明的体系

也就是说它这种自发生成的聚集大颗粒的趋向

短时间是没有看到的

称之为动力学的稳定性

所以这种热力学的不稳定性和那动力学稳定性

就会使得使得要考虑如何来提高或改善溶胶的稳定性

实际上溶胶的稳定性是

既包括动力学稳定性 还包括带电稳定性

这里面的聚集应该是带电稳定性

所以来看一下动力学稳定性是因为

从布朗运动角度上讲颗粒小布朗运动越大

它重力沉降有阻碍作用

另一方面之所以会溶胶稳定前面反复给大家讲的就是

过滤憎恶溶胶它具有带电的稳定性

因为运动非常激烈靠近的时候

同等电核之间是相互排斥的

比如大胶粒之间它们之间存在强的吸引力

但是小胶粒之间 它的静电排斥力就比较强

正是由于这种溶胶的带电稳定性才能使得在

实验中才有可能得到溶胶或凝胶的产品

所以为了更直观来体现出溶胶-凝胶法的溶胶的稳定性

科学家引入了非常重要的参数就是ζ电位

之前已经给大家介绍了

双电层的结构可以分为紧密整层和分散层

说在整个溶胶体系里面

紧密层之间是非常紧密的

那么分散层这个厚度越厚相当于

溶积化的保护层就越好

它越厚那么它是有利的

因为要碰撞 要消耗它的扩散层

也是非常不容易

那么这时候引入的概念ζ电位

ζ指的是分离层和紧密层的比例

我们知道刚才说的在电场作用下

胶粒是带着它的紧密层向一个方向运动

分散层离子是向另一方向运动 这样就可以

我们的分散层和紧密层离子的浓度

这就有所谓的ζ电位

一般说ζ电位越大

分散层的反离子跟紧密层反离子比例越大 溶剂化层越厚

如果ζ电位等于0就相当于这个位置都是0

那这个位置都是反离子

因为它是个紧密层

这个带正电 这个带负电 整个胶粒是不带电

不带电不带电粒子之间一碰撞就是团聚

所以ζ电位等于0的时候是个稳定性最差的时候

所以可以看到分散层的厚度就决定了ζ电位

当然还要说分散层的离子的性质会决定它的ζ电位

这厚度不仅仅局限于它的数目还决定它的运动能力

比如说如果是质子跟钠离子肯定是钠离子运动能力更强

肯定溶剂化能力就越厚

这就存在经常讲的

溶胶-凝胶法里面离子形式存在或者矿化剂存在

影响了整个胶体的稳定性

不防从这种ζ电位或者溶胶的稳定性角度去考虑

改变不同的离子强度

它会改变胶体的稳定性最后会改变这种产品的尺寸

比如说如果矿化剂总量不一样ζ电位由大变小

团聚的趋势就越明显

最后得到胶粒 产物颗粒就越大

最终肯定会影响到产品的性质

所以下面具体来讨论一下ζ电位的稳定性

溶胶的稳定性

溶胶的稳定实际上利用了

带电稳定性也就是经常讲的溶剂化作用

所以到可以看到非常重要的概念就是

溶胶-凝胶法里面也会讲到溶剂化的稳定性作用

那么水合离子也同样存在溶剂化的作用

所以从本质上讲溶液可以把

这种带电的溶胶可以当作前面讲的

带这样金属离子团簇就可以了

如果按这角度上去理解 就可以理解后续的

溶胶如果进一步生成其它产物

它要注意什么样的性质或什么样的操作过程

所以可以看一下溶胶-凝胶法有个非常重要的作用

一定不要小看这个溶胶的稳定性

因为这个是在催化剂的制备过程中是影响非常大

特别是要给后面给大家讲的过程

就是负载型催化剂的制备过程

这里给大家举在文献里面经常碰到的贵金属催制备

应该来说自从石墨烯碳纳米管开发以来

有很多催化界的的学者

把这种碳材料用于催化剂的载体

这种碳材料作为催化剂的载体

作为对比是负载贵金属催化剂

知道碳材料一般是疏水性比较强

所以采用浸渍法得到的催化剂可能效果不好

所以一般要么对碳材料进行改进

要么就通过采用非常经典的吸附法

就吸附胶体法

就把利用碳材料的高比表面积

在催化剂制备体系里面做成

贵金属氧化物或氢氧化物浓胶体系

那来对比一下这里面如果是

比如钌离子用氨进行络合的胶体和钌直接用氢氧根

生成的氢氧化钌胶体

可以看一下如果用碳材料进行吸附 它会有样的区别

要知道这区别就要去考虑

影响凝胶稳定性

它具有带电稳定性既取决于它的离子数量

又取决于溶剂化层的厚度

反离子的运动能力

所以要接近吸附 要使得前面讲的钌沉积

沉积在碳载体表面上发生了吸附

而这之间要

钌-钌之间越分散越好 因为要得到高分散的催化剂

那么这个时候就要考虑到影响因素

如果破坏这个溶剂化层的结构

会不会影响到这样的吸附效果

这个可以考虑一下

首先来看一下影响溶胶的稳定性的因素

经常做的这实验 这种吸附法文献报道反复要求

在特定的温度下进行吸附

很显然温度会影响到吸附产物性质

很显然温度越高它粒子间动能是比较强

离子的吸附能力降低

比较容易脱落

另外一方面要知道增大胶粒的浓度

胶粒之间的碰撞几率会比较大

还有如果加入前面讲加入电解质

它会 压缩分散层 也会降低ζ电位

所以这种吸附法看起来可能很简单

但是如果真的要制备就要考虑

这体系里面吸附温度是否合适

负载量是否合适

加入碳材料的载体的量跟加入溶液的量

它要进行匹配

如果是匹配的越好 它有可能是避免这种吸附胶粒脱落

不能使用浓度过高的溶胶

如果浓度越高 可能得到

它可能就越容易发生碰撞

如果引入载体 可能得到是个非分散的

同时要考虑到

有的时候如果载体本身的它引入金属离子

或金属盐类有可能会改变吸附的效果

那么可以看一下整个载体要吸附

这两种体胶体要注意的就是温度肯定要考虑

浓度也要考虑 另外杂质的影响和带电性都是要考虑的

大家可以看一下

给大家讲溶胶稳定性实际上在催化剂制备过程中

可以说是细节问题

但是最终会影响到整个催化剂制备重现性或者效果的好坏