Método sol-gel

Flowchart nodes

• Sol-Gel

• Definición

• El método sol-gel es un proceso químico en fase húmeda ampliamente utilizado en la ciencia de los materiales.En el proceso sol-gel consta de varios pasos: mezclado, gelificación, envejecimiento, secado y sinterizado. 

• Teoría

• El solvente es atrapado en la red de partículas y así la red polimérica impide que el líquido se separe, mientras el líquido previene que el sólido colapse en una masa compacta.El sol es una suspensión estable de partículas sólidas coloidales en un medio líquido (2-200 nm. 10^3 - 10^9 átomos por partícula) Un gel es una red (porosa) tridimensional formada por inter-conexión de partículas sólidas en un medio líquido Un gel puede ser creado cuando la concentración de la especie dispersa aumenta.

• Disolventes y precursores

• -Polares/ No polares -Ácidos/bases (Bronsted/Lewis) -Anfóteros (agua, alcoholes primarios,…) Utilización de disolventes orgánicos Controlan la reactividad de los alcóxidos con el agua Dirige la estructura de los productosLos precursores típicos del proceso sol-gel son los alcóxidos metálicos y los cloruros metálicos, que sufren varias reacciones de hidrólisis y poli condensación para formar una dispersión coloidal, que luego de una polimerización lenta forma un gel.

• Procedimientos

• Mezcla.- La clave consiste en diseñar el monómero adecuado que polimerizará para formar las estructuras M-O-M. El precursor de alcóxido de sílice líquido Si(OR)4 reacciona con el agua y se producen las reacciones de hidrólisis y poli-condensación. Gelificación.- la poli-condensación del alcóxido de sílice produce partículas coloidales que se enlazan unas con otras para formar una estructura tridimensiona.Envejecido.- Este proceso de envejecimiento consta de tres pasos: continuación de la polimerización, sinéresis y maduración. Secado.- Un camino alternativo para acelerar el secado es añadir aditivos químicos controladores del secado Sinterizado.- Es un proceso de densificación de la red conducido por la energía inter-facial. La red sólida se mueve por flujo viscoso o por difusión para eliminar la porosidad.

• Pureza

• Hay que tener en cuenta los siguientes puntos para obtener una pureza considerable -Purificación previa de los precursores-Bajas temperaturas de procesamiento-Coloide sólido en medio líquido-Control sobre la cinética (Tª y dilución)-Control sobre la nucleación y crecimiento de las partículas (forma, tamaño y distribución de tamaños finales)

• Parámetros

• ►pH►Precursores►Agente reductor►Concentración►Agente estabilizante►Temperaturas