胶体课程总结

第一章、胶体的定义与研究范围

1.胶体:胶体是胶体分散体系的简称，分散相颗粒尺寸在1-100nm之间的分散体系称为胶体分散体系。

“分散相颗粒尺寸”- -修改为：分散相物种在一维、或二维、或三维方向上的尺寸在1-100nm之间的分散体系。三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm) 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。 被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散介质。 2.胶体的分类：

分子分散体系：分散相与分散介质彼此混溶，是均匀的单相 ①按分散相粒子的大小分类 胶体分散体系：目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系 粗分散体系：目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层 胶体既不是分子分散的溶液体系，又不是大块固体，是一种分散相含有尺寸在1－100nm间的维数分散体系。是具有两相的微不均匀分散体系。

气溶胶：分散介质为气体 ②按分散相和介质的聚集状态分类 液溶胶：分散介质为液体 固溶胶：分散介质为固体

③按胶体溶液的稳定性分类 憎液溶胶：半径1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子分散在 液体介质中有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体 系。 特点：将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶。 为不可逆体系，狭义胶体。 亲液溶胶：半径在胶体尺寸范围内的大分子溶解在合适的溶剂 中一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形 成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。

3.凝胶：当分散相胶体粒子（或者大分子）相互连接，形成三维网络；并将水包藏于其中时， 便形成了凝胶（gel）。 4.胶体的特点：

①胶体是物质存在的一种状态，任何物质在一定条件下可以晶体形式存在，而在另一种条件下却可以胶体形态存在。

②最大的比表面，重要的界面现象。胶体颗粒是能够保持大块物体性质的最小尺寸，所以表面积最大。

特殊的光学效应：所有金属在纳米颗粒状态都呈现为黑色。 尺寸越小，颜色愈黑。

③强烈的尺寸效应 特殊的热血效应：固态物质在大尺寸形态时，熔点固定，固体尺寸超 细微化后其熔点显著降低，当颗粒小于10纳米量级 时尤为显著。

特殊的磁学效应：颗粒尺寸减到20nm以下，矫顽力可增1千倍； 小于6 nm时其矫顽力反而降低到零，呈现超顺磁性 特殊的离学校应：纳米材料界面大，界面原子排是相当混的， 在外力变形条件下容易迁移，有良好的韧性与一定的 延展性。 ④宏观量子隧道效应：？

5.胶体的历史：Graham（胶体化学之父）提出了“胶体”这一名词，确立了一门学科。 中国，胶体与表面化学 沈钟。

第二章、胶体的制备

由分子、离子凝聚而成，称为凝聚法；由大块物质分散而成，称为分散法。 1.制备憎液溶胶

①分散相在介质中的溶解度必须极小

反应物浓度应很稀，使生成难溶物晶粒很小、但又无长大的条件，才能得到胶体。 反应物浓度很大，也会突然生成很多细小的难溶物颗粒，也能生成胶体（凝胶）。 ②必须有稳定剂存在

分散法制胶体，过程中分散相比表面积增大，意味着体系向着热力学不稳定的方向 如果要使得体系稳定，制得稳定的溶胶，必须加入第三种物质，即稳定剂。 凝聚法制胶体同样需要稳定剂，

此时的稳定剂不一定是外加的，可以是反应物本身或生成的某种产物。 2.胶体分散体系的凝聚形成法 “由大到小”：为电镜出现之前的主要方法，将单个分子、原子结合为胶体大小的聚集体，是形成小于10纳米颗粒的最佳方法。 ①物理法

i.更换溶剂法，利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶， 前提条件：两种溶剂要能完全互溶。

ii.改变温度法，通过降低溶解度使物体析出 iii.蒸气骤冷法

②化学法（还原法，氧化法，复分解法，水解法）

通过化学反应-----使生成物呈过饱和状态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒， 在少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。 ③利用有序分子（指的是有机大分子）组合体法（通是指弱常相互作用） 用分子有序组合体来控制胶体颗粒生长

此种方法的特点是：① 降低形成新相的表面能；② 使形成的新相不再长大； i.单分子膜法。单分子膜下先吸附离子，然后生成微粒。 ii.反胶束法。就是在反胶束中进行各种形成微粒的反应。 iii.泡囊法（双分子膜法）。将颗粒放在溶剂中，用涂层法使球形双分子膜成为平面双分子膜 而纳米颗粒则夹在层中有序排列。

iv.自组装法。改变pH值与电荷，使附在基底上的分子与溶液中的分子或颗粒相吸。 3.凝聚法的原理

第四张、凝胶&凝胶溶胶法

1.凝胶：胶体大小的分散相粒子间相互连接形成空间三维网架，将分散介质包于其中所形成的分散体系。

气凝胶：当凝胶三维骨架所形成的孔中的液体被空气取代后就形成了气凝胶。 2.气凝胶的制备：关键：形成有高度孔性的三维网络结构，

控制条件：使固体物质仅占总体积的1－15％。 气凝胶的组成包括：无机物、无机-有机物、有机物 影响凝胶形成及性质的因素对于气凝胶关系重大，因为气凝胶保持了原凝胶的几乎所有性质 参数与变量:前驱物的类型与浓度、溶剂的种类、温度、pH

3.溶胶-凝胶法及其应用：溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶陈化胶粒间缓慢连接，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂。凝胶经过干燥、烧结固化制备出亚微米、纳米结构的材料。 ①用溶胶－凝胶法制备大块材料有几种方法 方法一：由粉末→溶胶→凝胶；

方法二：烷基氧化物或氮化物的水解、缩合， 生成的凝胶在进行超临界干燥； (hypercritical, supercritical) 方法三：烷基氧化物的水解、缩合 ②溶胶-凝胶法的优点&缺点

优点：起始原料是分子级的能制备较均匀的材料、较高的纯度、组成成分较好控制、 尤其适合制备多组分材料、可降低程序中的温度、具有流变特性、 可用于不同用途产品的制备、从最初开始控制材料的外表面、 内表面、孔隙度容易制备各种形状

缺点：原料成本较高、存在残留小孔洞、存在残留的碳 较长的反应时间、有机溶剂对人体有一定的危害性

第五章、

表面现象&表面张力 1.界面与表面：在一个非均匀的体系中,至少存在着两个性质不同的相。两相共存必然有界面。 一般指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。

常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。 表面指液体与与其饱和蒸气之间的界面。 液体与液体、液体与固体之间往往称为界面。

2.把液体内部分子搬到液体表面时，需要克服的内部分子的吸引力的合力，称为表面张力。 3.表面活性剂：有些物质，只需加入少许，就会显著降低溶液的表面张力，这些物质就是表面活性剂。（含有亲水部分&亲油部分）

例如：①多数无机盐 ②小分子极性有机分子