सोल-जेल और मृदु रसायन
सोल-जेल और मृदु रसायन कम तापमान वाले विलयन मार्ग हैं जो आणविक पूर्वगामियों के जल-अपघटन और संघनन द्वारा ऑक्साइड और संकर ठोस बनाते हैं, जिससे महीन, सजातीय और अक्सर नैनोसंरचित सामग्री प्राप्त होती है।
Definition
सोल-जेल प्रसंस्करण आणविक पूर्वगामियों से एक कोलाइडल सोल के माध्यम से ठोस ऑक्साइड या संकर नेटवर्क का संश्लेषण है जो एक झरझरा ठोस में जेल बनाता है; मृदु रसायन अकार्बनिक सामग्री बनाने के लिए हल्के, कम तापमान वाले विलयन और टोपोटैक्टिक विधियों का व्यापक समूह है।
Scope
यह विषय सोल-जेल प्रसंस्करण के रसायन विज्ञान को शामिल करता है — धातु एल्कोक्साइड या नमक पूर्वगामियों का पहले एक कोलाइडल सोल में और फिर जल-अपघटन और संघनन के माध्यम से एक सतत जेल नेटवर्क में रूपांतरण — और मृदु रसायन (chimie douce) मार्गों का व्यापक परिवार जो कमरे के तापमान के करीब संचालित होते हैं। यह बताता है कि प्रसंस्करण सरंध्रता और सूक्ष्म संरचना को कैसे नियंत्रित करता है, एरोजेल और ज़ेरोजेल का निर्माण, कोटिंग्स और फाइबर, और कार्बनिक-अकार्बनिक संकर सामग्री।
Core questions
- जल-अपघटन और संघनन पूर्वगामियों को जेल नेटवर्क में कैसे परिवर्तित करते हैं?
- प्रसंस्करण सरंध्रता और सूक्ष्म संरचना को कैसे नियंत्रित करता है?
- सोल-जेल सामग्री के कौन से रूप — फिल्में, फाइबर, मोनोलिथ, एरोजेल — सक्षम करता है?
- मृदु-रासायनिक मार्ग उन सामग्रियों तक पहुंच क्यों प्रदान करते हैं जो उच्च-तापमान विधियों से संभव नहीं हैं?
Key concepts
- जल-अपघटन और संघनन बहुलकीकरण
- सोल और जेल संक्रमण
- जेलन और उम्र बढ़ना
- एरोजेल और ज़ेरोजेल
- डिप- और स्पिन-कोटिंग
- कार्बनिक-अकार्बनिक संकर
Key theories
- जल-अपघटन और संघनन बहुलकीकरण
- धातु एल्कोक्साइड हाइड्रॉक्सिलेटेड प्रजातियों में जल-अपघटित होते हैं जो धातु-ऑक्सीजन-धातु पुलों में संघनित होते हैं, पहले कोलाइडल कणों या पॉलिमर का एक सोल बनाते हैं और फिर एक स्पैनिंग जेल नेटवर्क; इन चरणों की सापेक्ष दरें संरचना और सरंध्रता को नियंत्रित करती हैं।
- चिमी डूस (Chimie douce) और संरचनात्मक नियंत्रण
- कम तापमान पर काम करते हुए, मृदु-रासायनिक मार्ग पूर्वगामी कनेक्टिविटी को बनाए रखते हैं और सजातीय, महीन-दानेदार, और अक्सर मेटास्टेबल उत्पाद देते हैं, जिससे संरचनात्मक और संरचनात्मक नियंत्रण संभव होता है जो उच्च-तापमान संतुलन संश्लेषण के लिए अनुपलब्ध है।
Mechanisms
पानी धातु एल्कोक्साइड बंधों पर हमला करके हाइड्रॉक्सिल समूह बनाता है, जो पानी या अल्कोहल को मुक्त करके संघनित होते हैं और ब्रिजिंग ऑक्साइड बंध बनाते हैं; बार-बार संघनन बढ़ते नेटवर्क को एक जेल में क्रॉस-लिंक करता है, जिसके बाद सुखाने और ताप उपचार विलायक को हटाते हैं और ठोस को सघन करते हैं।
Clinical relevance
सोल-जेल और मृदु रसायन ऑप्टिकल और सुरक्षात्मक कोटिंग्स, उच्च-शुद्धता वाले ग्लास और सिरेमिक पाउडर, इन्सुलेशन के लिए कम घनत्व वाले एरोजेल, उत्प्रेरक समर्थन और संकर सामग्री का उत्पादन करते हैं जो अकार्बनिक मजबूती को कार्बनिक कार्यक्षमता के साथ जोड़ते हैं, अक्सर पारंपरिक प्रसंस्करण की तुलना में बहुत कम तापमान पर।
History
सोल-जेल रसायन विज्ञान की जड़ें उन्नीसवीं सदी के उन अवलोकनों में हैं कि सिलिकॉन एल्कोक्साइड सिलिका जेल में जल-अपघटित होते हैं, लेकिन यह बीसवीं सदी के अंत में ग्लास, सिरेमिक और कोटिंग्स के लिए एक नियंत्रित मार्ग के रूप में परिपक्व हुआ, जिसे ब्रिंकर्स और शेरर ने संहिताबद्ध किया। लिवाज और अन्य ने इसे चिमी डूस (chimie douce) की व्यापक अवधारणा के भीतर तैयार किया, जो अकार्बनिक और संकर सामग्री को डिजाइन करने के लिए एक हल्का रसायन विज्ञान है।
Key figures
- Jacques Livage
- C. Jeffrey Brinker
- John D. Mackenzie
Related topics
Seminal works
- brinker1990
- rao1997
Frequently asked questions
- सोल और जेल में क्या अंतर है?
- एक सोल एक तरल में कोलाइडल कणों या पॉलिमर का एक स्थिर फैलाव है। जैसे-जैसे संघनन इन्हें एक साथ एक सतत नेटवर्क में जोड़ता है जो कंटेनर को फैलाता है, तरल फंस जाता है और सिस्टम एक जेल में जम जाता है — एक विलायक से भरा ठोस नेटवर्क।
- एक जेल से एरोजेल कैसे बनाया जाता है?
- एक एरोजेल को एक गीले जेल से तरल को उसके नेटवर्क को ढहाए बिना हटाकर उत्पादित किया जाता है, आमतौर पर सुपरक्रिटिकल सुखाने से ताकि कोई तरल-वाष्प इंटरफ़ेस न बने। यह खुली, अत्यधिक झरझरा संरचना को संरक्षित करता है, जिससे एक अत्यंत कम घनत्व वाला ठोस प्राप्त होता है।