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硅溶胶的结构与稳定性
发布时间：
2020-08-10 15:16
硅溶胶是纳米二氧化硅粒子在水或溶剂中的分散体。硅溶胶广泛用于CMP抛光液、特种涂料、造纸、纺织、精密铸造、耐火材料，催化剂载体、精密陶瓷等领域。
硅溶胶是热力学不稳定体系，具有巨大的表面自由能（例如粒径为10nm的硅溶胶比表面积可达270m2/g），硅溶胶体系中含有大量水合离子，因此粒子之间趋向于相互聚集以降低表面能。因此，存放时间久了的硅溶胶可能会凝胶。
硅溶胶之所以能够在一段时间内保持稳定，是因为硅溶胶的双电层结构。硅溶胶粒子的结构如下图所示。
硅溶胶的双电层结构图
硅溶胶粒子结构图
硅溶胶粒子内部含有大量的硅氧烷键（-Si-O-Si-），是一种无定形的二氧化硅结构；硅溶胶粒子表面覆盖着硅羟基（-Si-OH），与钠离子、钾离子等碱金属离子一起形成扩散双电子层，粒子之间因为都带有同种电荷而产生静电斥力作用，这是使硅溶胶能够稳定存在的关键因素，另外布朗运动和溶剂阻隔也是使硅溶胶稳定的因素。
影响硅溶胶稳定性的因素很多，电解质，温度，浓度和粒径等都会影响硅溶胶的稳定性，硅溶胶的粒径越小、比表面积越大，其表面能就越大，稳定性就越低。硅溶胶体一旦形成凝胶体，不能再通过加热或添加溶剂的方式来还原它，因此硅溶胶形成凝胶是不可逆的。
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