本文旨在超细Al粉表面,通过TEOS的水解-缩合包覆上一层致密的SiO2膜。因此,本节对TEOS的水解-缩合过程作一介绍。
TEOS作为一种多元酯类,在中性溶液中极难水解,但在体系中存在酸或碱催化时则比较容易水解,生成H4SiO4和C2H5OH(式2.1),然后H4SiO4再脱水缩合成SiO2(式2.2)。
SiO2由于其性质比较特殊,在不同的环境下可以形成颗粒或薄膜。因此根据反应过程中,反应条件的不同,SiO2与芯核粒子的复合将存在两种情况:一种是颗粒复合,即SiO2以颗粒的形式包覆在芯核粒子的表面;另一种是膜复合,即SiO2以薄膜的形式包覆在芯核粒子的表面,形成一层或致密或多孔的包覆膜层。水解-缩合过程中,涉及到颗粒复合和膜复合的竞争。一旦溶液中水解生成的H4SiO4缩合速率过快,将导致SiO2自身成核或沉积在芯核粒子表面形成颗粒复合。若控制H4SiO4的缩合速率,可以在芯核粒子表面形成均匀致密的SiO2膜。
从动力学角度分析可知,TEOS在溶液中存在如下的分步水解反应