【正文】 ，即水 (H2O)，羥基 (OH)和氧基 (＝ O)。 在不同條件下，這些配合物可通過不同方式聚合形成二聚體或多聚體，有些可聚合進一步形成骨架結(jié)構(gòu)。如按親核取代方式 (SN1)形成羥橋 M— OH— M，羥基 — 水母體配合物 [M(OH)x(OH2)Nx]（ zx） + (x＜ N) 之間的反應(yīng)可按 SN1機理進行。帶電荷的母體 (zh＞ 1)不能無限止地聚合形成固體，這主要是由于在縮合期間羥基的親核強度 (部分電荷 δ)是變化的。如 Cr(Ⅲ )的二聚反應(yīng)： 這是因為在單聚體中 OH基上的部分電荷是負的(δ(OH)＝ )，而在二聚體中 δ(OH)＝ +，這意味著二聚體中的 OH已經(jīng)失去了再聚合的能力。零電荷母體 (h=z)可通過羥基無限縮聚形成固體，最終產(chǎn)物為氫氧化物 M(OH)z。 從水羥基配位的無機母體來制備凝膠時，取決于諸多因素，如 PH梯度、濃度、加料方式、控制的成膠速度、溫度等。因為成核和生長主要是羥橋聚合反應(yīng)，而且是擴散控制過程，所以需要對所有因素加以考慮。 2．金屬有機分子的水解 聚合反應(yīng) 金屬烷氧基化合物 (M(OR)n)是金屬氧化物的溶膠 凝膠合成中常用的反應(yīng)物分子母體 ,幾乎所有金屬 (包括鑭系金屬 )均可形成這類化合物。 M(0R)n與水充分反應(yīng)可形成氫氧化物或水合氧化物： 實際上，反應(yīng)中伴隨的水解和聚合反應(yīng)是十分復(fù)雜的。水解一般在水或水和醇的溶劑中進行并生成活性的 MOH 。反應(yīng)可分為三步： 隨著羥基的生成，進一步發(fā)生聚合作用。隨實驗條件的不同，可按照三種聚合方式進行： (1)烷氧基化作用 (2)氧橋合作用 (3)羥橋合作用 溶膠 凝膠合成方法應(yīng)用的近期進展 20世紀 80年代國際上掀起溶膠 凝膠制備玻璃態(tài)和陶瓷等無機材料的熱潮，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高溫合成路線。溶膠 凝膠法制備無機材料具有均勻性高、合成溫度低等特點，同時可以合成其它方法無法合成的玻璃、陶瓷等，在溶膠 凝膠法被大量應(yīng)用于無機材料制備的同時，目前國際上一方面發(fā)展溶膠 凝膠過程理論，同時進一步開拓擴展溶膠 凝膠制備新材料的應(yīng)用。 1．復(fù)合材料的制備 特別是納米復(fù)合材料的制備。諸如 （ 1） 不同組分之間的納米復(fù)合材料；（ 2）不同結(jié)構(gòu)之間的納米復(fù)合材料；（ 3）由組成和結(jié)構(gòu)均不同的組分所制備的納米復(fù)合材料；（ 4）凝膠與其中沉積相組成的復(fù)合材料；（ 5）干凝膠與金屬相之間的納米復(fù)合材料；（ 6）無機 有機納米 (雜化 )復(fù)合材料等均有了很大進展，且是一個非常重要的研究領(lǐng)域。 2．薄膜材料的制備 諸如（ 1）保護增強膜，如在金屬表面制備一層對金屬表面有良好保護作用的 SiO2膜（ 2）分離過渡膜如 Galan M等人研制成功的 SiOSiO2TiO SiO2A12O3和 TiO2系統(tǒng)的分離膜，采用這些無機膜可以從CO N2和 O2的混合氣體中分離出 CO2等；（ 3）光學效應(yīng)膜，如著色膜、減反射、高反射膜、電致變色膜；（ 4）功能膜 (如鐵電、壓電膜，導(dǎo)電與超導(dǎo)膜，信息存貯介質(zhì)材料膜和氣體、濕度敏感膜等 )，都獲得了很好的成果，且顯示出具有眾多優(yōu)點，然而還需進行大量基礎(chǔ)研究和規(guī)律的探索工作。 3．陶瓷材料的制備 20世紀 80年代溶膠 — 凝膠技術(shù)在新型功能陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料的制備科學中的應(yīng)用也倍受重視，且得到長足進步。如應(yīng)用于粉體的制備，陶瓷薄膜與纖維的制備，陶瓷材料的凝膠鑄成型技術(shù)等等。 第 8節(jié) 低溫化學合成中金屬蒸氣和活性分子的高溫制備 隨著金屬有機化合物的發(fā)展，人們開發(fā)出了一條很有特色的合成路線 —— 低溫實驗法 (或稱基體分離 )。由于和其有關(guān)的合成化學日益豐富，多年前就已發(fā)展成名之為低溫化學的一個合成領(lǐng)域。這條合成路線的主要內(nèi)容是將在高溫 (包括電子轟擊、激光等 )下生成的單質(zhì) (主要是金屬 )蒸氣或活性分子態(tài)物種 [總稱為高溫物種 ]，在低溫下 (液氮或更低溫度 )與其它氣體分子自 發(fā)而又單一的產(chǎn)生一系列特殊的合成反應(yīng)，生成很多其它合成途徑無法獲得或難于合成、分離的新化合物?，F(xiàn)舉一些典型的例子如下： 1．固體或液體的蒸發(fā) 2．固 — 固反應(yīng)或固 — 液反應(yīng) 3．氣 — 固反應(yīng) 4．氣體的分解 金屬蒸氣的獲得技術(shù) 1．電阻高溫蒸發(fā) 將待蒸發(fā)或升華的金屬置于用電阻絲加熱的難熔氧化物坩堝中或直接置于電熱絲上，在高真空或惰性氣氛下蒸發(fā)或升華。常用的坩堝為氧化鋁坩堝，如圖 2— 20所示。 2．電弧蒸發(fā) 電弧蒸發(fā)高效且可產(chǎn)生激發(fā)態(tài)金屬原子以利于進一步反應(yīng)。實驗裝置如圖 2— 23。 3．電子轟擊法 電子束經(jīng)靜電或磁場聚焦后，一般易于達到 10 W／ mm2級能量密度，這足使任何物質(zhì)快速蒸發(fā)或升華。典型的靜電聚焦式裝置如圖2— 24所示。 第 9節(jié) 自蔓延高溫合成 所謂自蔓延高溫合成（ SHS）材料制備是指利用原料本身的熱能來制備材料 SHS方法的優(yōu)點主要有能量利用充分；產(chǎn)品純度高， (因為SHS能產(chǎn)生 15004000℃ 高溫使其中大量雜質(zhì)蒸發(fā)而除去 )；產(chǎn)量高 (因為反應(yīng)傳播速度可達 ／ s，大大高于常規(guī)合成方法；以及在反應(yīng)過程中，材料經(jīng)歷了很大的溫度變化，非常高的加熱和冷卻速率，使生成物中缺陷和非平衡相比較集中，因此某些產(chǎn)物比用傳統(tǒng)方法制造的產(chǎn)物更具有活性，例如更容易燒結(jié)；可以制造某些非化學汁量比的產(chǎn)品、中間產(chǎn)物以及介穩(wěn)相等。 一個 SHS反應(yīng)要能進行，引燃是關(guān)鍵， SHS反應(yīng)的引燃需要高能量。概括起來， SHS反應(yīng)的引燃技術(shù)有以下幾種，如燃燒波點火：采用點火劑，如用鎢絲或鎳鉻合全線圈點燃。這是 SHS發(fā)明者首先建議的，也是目前應(yīng)用最廣的一種點火方式。輻射流點火：用氙燈等作為輻射源，采用輻射脈沖的方式點火。其它諸如激光點火法、火花點火、電熱爆炸、微波能點火、化學 (自燃式 )點火，及線性加熱等等。 迄今，在 SHS的基礎(chǔ)上，已發(fā)展形成了多種材料制備的 SHS技術(shù)，其中最主要的為： SHS制粉技術(shù) : 這是 SHS最簡單的技術(shù)，根據(jù)粉末制備的化學過程，SHS制粉工藝可分為兩類（ 1）化合法：氣體合成化合物或復(fù)合化臺物粉末的制備；（ 2）還原化合法 (帶還原反應(yīng)的 SHS)：由氧化物或礦物原料、還原劑 (鎂等 )和元素粉末 (或氣體 )，經(jīng)還原過程制備成高質(zhì)量的SHS粉末，可用于陶瓷及金屬陶瓷制品的原料。 其次如熱爆技術(shù)：熱爆技術(shù)是指在加熱鐘罩內(nèi)對反應(yīng)物進行加熱，達到一定溫度后，整個試樣將同時出現(xiàn)燃燒反應(yīng)，合成可在瞬間完成。通常用來合成金屬間化合物?！盎瘜W爐”技術(shù)，采用具有強放熱反應(yīng)潛能的物料作為覆蓋層，該覆蓋層在燃燒反應(yīng)時提供強熱，使其中難以引發(fā)的或反應(yīng)較弱的體系發(fā)生燃燒，從而進行合成反應(yīng)。 還有材料制備中的 SHS燒結(jié)技術(shù)，致密化技術(shù)， SHS熔鑄， SHS焊結(jié)技術(shù)與 SHS涂層技術(shù)等等。這些技術(shù)的發(fā)展使 SHS方法在材料制備中越來越體現(xiàn)其特色。以陶瓷材料為例， SHS致密技術(shù)能將制粉、成型與燒結(jié)三步合一，成為 — 個嶄新的制備路線。且在非平衡材料，非傳統(tǒng)性粉末的制備方面等，顯示出了前景。