View Full Version : Phương pháp Sol-Gel trong Xúc tác quang hóa
Ptnk_TriZ
10-09-2006, 10:22 PM
Như em được biết ,xúc tác quang hóa được chủ yếu điều chế trên thin film. Trong phần điều chế thin-film , anh NguyênCyberChem có nói về điều chế TiO2 như sau :
-PP điều chế Sol-Gel
-dip-coating để nhúng substrat vào dd.Sau đó để ngoài không khí cho quá trình gelatation xảy ra.
-calcination ở 450-800 C trong 2h
Em muốn hỏi :
1.Phương pháp sol-gel gồm 2 giai đoạn sol và gel.Em vẫn chưa hiểu cơ chế tạo huyền phù của nó.Và cũng chưa biết dung môi ở đây là gì. Ưu đỉểm : sol-gel tạo nên sản phẩm mà các hạt có độ phân tán cao . (trong khi phương pháp gốm phải dùng nhiệt độ thật cao để tạo nên sự phân tán này )
Nhưng phương pháp Sol-Gel rất đắt ? và chưa được ứng dụng nhiều ? Tại sao vậy ? có phải nó đắt là do dung môi . Mong anh(chị) giới thiệu rõ hơn về phương pháp sol-gel này.Dung môi ở đây thường là dung môi nào ? Cho em ví dụ những chất rắn điều chế bằng phương pháp Sol-Gel.Khi điều chế TiO2 bằng phương pháp Sol-Gel thì ra sao ?Phản ứng ?
2.
Sau đó để ngoài không khí cho quá trình gelatation xảy ra.
Gelatation là gì ? em ko thấy từ này trong Pháp-Việt, em tra Anh-Việt thì chỉ có gelation = sự đặc lại , sự đônglại , em đoán đây có phải là sự tạo gel... ?
Ptnk_TriZ
10-09-2006, 11:00 PM
Sau đây là 1 đoạn em đọc trong 4rum (về các pp điều chế pha rắn ):
"1.3 pp Sol-Gel : dùng tổng hợp thin film ,powder,membrane . Có 2 dạng : non -alkoxide và alkoxide , gồm 2 bước hydrolysis và condensation ."
" hầu hết các TiO2 thương mại tổng hợp bằng pp này "
"ưu điểm : độ tinh khiết , độ đồng nhất , dễ đưa dopant vào với nồng độ lớn , dễ xử lý, kiểm soát thành phần, có thể phủ lên diện tích lớn và bề mặt phức tạp. "
điều này có đúng ko ? khuyết điểm là gì ? dopant ở đây là chất thêm vào để tạo pha rắn phải ko ạ ? nghĩa là có thể thêm dopant nhiều vào 1 lượng dung môi nhỏ ? Trong phản ứng điều chế TiO2 , dopant là gì ?
Vậy TiO2 điều chế bằng phương pháp này có phản ứng là gì ? em muốn biết 2 giai đoạn này : thủy phân (hydrolysis ) và cô đọng(condensation).
Em cảm ơn anh NguyênCyberChem nhiều lắm.Em sẽ cố gắng để ít phải hỏi nhiều hơn.Em đang coi về trang web : http://www.chemat.com để tự tìm thông tin Sol-Gel.
To anh Nguyên : Bonne Continuation !
nguyencyberchem
10-09-2006, 11:11 PM
Như em được biết ,xúc tác quang hóa được chủ yếu điều chế trên thin film. Trong phần điều chế thin-film , anh NguyênCyberChem có nói về điều chế TiO2 như sau :
-PP điều chế Sol-Gel
-dip-coating để nhúng substrat vào dd.Sau đó để ngoài không khí cho quá trình gelatation xảy ra.
-calcination ở 450-800 C trong 2h
Em muốn hỏi :
1.Phương pháp sol-gel gồm 2 giai đoạn sol và gel.Em vẫn chưa hiểu cơ chế tạo huyền phù của nó.Và cũng chưa biết dung môi ở đây là gì. Ưu đỉểm : sol-gel tạo nên sản phẩm mà các hạt có độ phân tán cao . (trong khi phương pháp gốm phải dùng nhiệt độ thật cao để tạo nên sự phân tán này )
Nhưng phương pháp Sol-Gel rất đắt ? và chưa được ứng dụng nhiều ? Tại sao vậy ? có phải nó đắt là do dung môi . Mong anh(chị) giới thiệu rõ hơn về phương pháp sol-gel này.Dung môi ở đây thường là dung môi nào ? Cho em ví dụ những chất rắn điều chế bằng phương pháp Sol-Gel.Khi điều chế TiO2 bằng phương pháp Sol-Gel thì ra sao ?Phản ứng ?
2.
Gelatation là gì ? em ko thấy từ này trong Pháp-Việt, em tra Anh-Việt thì chỉ có gelation = sự đặc lại , sự đônglại , em đoán đây có phải là sự tạo gel... ?
Hi em!
gelatation là tạo gel thôi, hồi đó anh cứ nói vậy, mọi người cũng hiểu, anh cũng không rõ từ này có trong từ điển tiếng P không nữa. ANh nghĩ sol-gel đắt tiền là ở précurseur. Dung môi thì cũng không đắt, chỉ dùng dung môi bình thường thôi, H20, alcol, acetone... Pp tiến hành cũng hết sức đơn giản.
Quá trình tạo sol và tạo gel có thể tiến hành ở những gian đoạn khác nhau tùy thuộc vào sản phẩm muốn đạt được. Em xem sơ đồ sau nhé
http://www.chemat.com/assets/images/Flowchat72.jpg
Hồi trước anh làm, cái khó là tạo sol mà không tạo précipité, cụ thể hơn là điều khiển quá trình hydrolyse-condensation précurseur. Dung môi anh dùng là H20 thôi, tuy nhiên có thêm acac như 1 tác nhân stabilisant.
ANh gửi cho em một ít bài soạn của anh hồi đó để em xem thêm nè
Le procédé sol-gel pour faire une couche mince.
II.1 Définition
Un sol est une dispersion stable de particules colloïdales au sein d'un liquide. La taille des particules solides, plus denses que le liquide, doit être suffisamment petite pour que les forces responsables de la dispersion ne soient pas surpassées par la gravitation.
Un gel est un réseau solide tridimensionnel interconnecté, expansé au travers d'un milieu liquide d'une manière stable. Si le réseau solide est constitué de particules colloïdales, le gel est dit colloïdal. Si le réseau solide est constitué d'unités chimiques sub-colloïdales (macromolécules), le gel est appelé polymérique.
Un précipité est le résultat de la formation d'agglomérats séparés et denses, dans des conditions où ils ne peuvent pas être dispersés d'une manière stable au sein d'un liquide.
II.2 Chimie du procédé sol gel
La méthode de préparation de couches minces de TiO2 passe par plusieurs étapes:
- Synthèse d'un sol de TiO2 par hydrolyse -condensation du précurseur dans la solution avec un stabilisant;
- Dépôt par dip-coating sur un substrat;
- Traitement thermique du gel de TiO2
Les précurseurs les plus couramment utilisés sont des Titane alcoolates (ou alcoxydes). Leur formule générale simplifiée peut s'écrire Ti(OR)n. Les réactions chimiques qui se produisent lors de ce procédé sont des réactions d'hydrolyse (II-1) et de polymérisation -condensation par déshydratation (II-2), dé -alcoolisation (II-3) ou dé -étheration (II-4) :
II.2.1 Hydrolyse –condensation
Ti(OR)n + x H2O -->Ti(OH)x(OR)n-x + x ROH (II-1)
-Ti-OH + HO-Ti- -->-Ti-O-Ti- + H2O (II-2)
-Ti -OH + RO -Ti- --> -Ti –O -Ti- + ROH (II-3)
-Ti-OR + RO-Ti- --> -Ti-O-Ti- + ROR (II-4)
Le teneur de l’eau : alkoxide est W. W ne peut pas être faible parce qu’il faut suffisamment de l’eau pour hydrolyser et condenser. Equivalent élevé de H2O/alcoxyde va favoriser la structure ramifiée de polymère.
CÓ gì thảo luận thêm nhé, dạo này anh hơi bận một chút.
chemkhtn
06-22-2007, 06:03 PM
hi, Long nè Đào, muốn hiểu gelation nên xem qua gel một xíu. gel thì trong cuốn Hóa keo của thầy Huy có đề cập đến. Long nghĩ gellation là quá trình kết tụ các hạt sol và bắt đầu hình thành cấu trúc rắn cho xúc tác. Quá trình Long làm thực nghiệm thì sự gel hóa cũng xảy ra các quá trình thủy phân và ngưng tụ, nó ảnh hưởng đến độ xốp của xúc tác, kích thước hạt, hình dạng hạt diện tích bề mặt hay độ phân tán( nếu sử dụng hệ binary oxit- cụm từ này Long dịch là hệ xúc tác 2 oxit nhưng thấy ko hay, dịch giùm nha)
nguyencyberchem
06-22-2007, 11:11 PM
bài này lâu quá rồi, chắc giờ này Đào cũng trình khóa luận tốt nghiệp rồi Long ơi!!! mấy em cố gắng tiếp tục đi tiếp đi, post nhiều kiến thức ha cho box, box dạo này buồn quá.
Chúc mọi người thành công!
chemkhtn
07-12-2007, 06:38 PM
Cho em hỏi về quá trình keo tán trong phương pháp sol gel . vai trò của các muối amoni hay akil amin. Có phải những hợp chất này vừa tạo môi trường vừa làm tăng kích thước các lỗ xốp của xúc tác.
nguyencyberchem
07-29-2007, 04:34 PM
keo tán là quá trình làm giảm kích thước hạt thôi. trong quá trình sol-gel có thể tiến hành theo kiểu tạo nhanh kết tủa sau đó các hạt sẽ chịu quá trình keo tán trong một khoảng thời gian nhất định để tạo hệ sol. Thông thường acid là tác nhân chủ yếu thực hiện quá trình này. Vai trò của các muối amonium thì cũng đúng như em nói, tuy nhiên tùy hệ cụ thể mà ta sẽ xem xét kỹ hơn vai trò của các tác nhân này.
stephany
09-24-2010, 01:28 PM
anh ơi ! em thấy mấy cái catalyst bazo đều sử dụng là Si-OH ?Tại sao vậy ạ? Nếu sử dụng hidroxit của nguyên tố khác có được không ? vì sao?
nói rõ cho em về quá trình xúc tác của acid khác bazo như thế nào lên quá trình phản ứng trong sol-gel ?
thanks anh nhiều :D
Mình góp ý thế này : một số hydroxide có khả năng hình thành sol và gel hóa. Hạt sol là hạt độc lập chuyển động trong dung môi và kém bền vững về mặt nhiệt động... Nếu chất có thể gel hóa thì tự thân chất đó phải có khả năng tạo khâu mạng (tức polymer hóa ) như vậy hệ gel là một hệ polymer của tác chất và dung môi phân tán, hệ này tương đối bền, cấu trúc của gel tương đối phức tạp, nhìn chung là rỗng xốp, có thể chứa các phân tử không tham gia gel hóa (chủ quan ta nói đó là chất dopant), các chất xúc tác là acid hay baz tùy thuộc vào bản chất của chất tham gia tạo gel, cơ chế xúc tác chưa được khảo cứu rõ ràng nhưng có thể nói các chất xúc tác thêm vào nhằm điều chỉnh quá trình gel hóa để đạt một số mục tiêu thí nghiệm... Nói cách khác, các chất này ảnh hưởng đến động học của quá trình.
Vậy có thể tạo sol gel cho các hệ hydroxide không có khả năng tự khâu mạng không ? Đáp : có thể. Vấn đề ở chỗ 1. tiền chất (precursor) ban đầu 2. Dung môi phân tán. Ví dụ : TiO2 đ/c bằng sol-gel method :
tiền chất thường dùng TTIP hoặc TTOB đây là các alkoxide hữu cơ kim loại Titanium
dung môi phân tán để làm chậm quá trình thủy phân : thường dùng các alcol có số C tương ứng với số C trong tiền chất.
dung môi thủy phân : H2O. Hàm lượng của dm này quyết định cấu trúc hệ gel, đặctính sản phẩm.
xúc tác : acid vô cơ : HCl, HNO3, H2SO4.. chưa thấy có acid hữu cơ nào có ảnh hưởng đến quá trình sol gel.
Bản thân các tiền chất rất dễ bị thủy phân tạo kết tủa nếu để ngoài không khí.
Dopant ta hiểu là tạp chất cố ý thêm vào với mong muốn cải thiện tính chất của sản phẩm theo tiêu chí nào đó. Như vậy chất hàm lượng chất dopant khoảng vài % là cùng.
Theo quan điểm hóa học mà nói thì việc dopant (với hàm lượng thích hợp) làm tăng khuyết tật điểm, khuyết tật bề mặt tinh thể vật chủ (host) từ đó tăng hoạt. khi hàm lượng dopant đạt ngưỡng nhất định sẽ có xu hướng kết hạch với nhau --> doping không hiệu quả. Điểm này cần nghiên cứu nhiều !
Bạn có gì không thuyết phục hay thắc mắc thêm thì post nhé ! Có thể tìm hiểu chung về phương pháp này trong giáo trình Xúc tác dị thể, cụ thể từng trường hợp có khác nhau đôi chút. Thân mến !
Đa số TiO2 thương mại sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân ngọn lửa TiCl4 trong khí quyển O2.