溶膠介紹 忠信科技 陳忠詰

報告大綱 壹：溶膠定義。 貳：溶膠演進。 參：第二代溶膠與第三代溶膠之比較。 肆：良好溶膠的指標。

壹：溶膠定義 一：膠體： 親水性固體粒子吸水而成，具半流 動性及半透光性。 二：溶膠： （一）固體粒子粒徑小於可見光。 （二）流動性及透光性良好。 （三）粒子安定性高。

貳：溶膠演進 （三）第三代：以無機化合物為原料： 鍍膜均勻性佳、物性充分表現、良率高、 （一）第一代： 原料直接塗佈成原料薄膜後再作反應轉成成品。 問題：（1）膜層成份複雜。 （2）存在氣泡、孔洞。 （3）厚度均勻性差。 （4）污染嚴重、工安問題。 （二）第二代：以有機金屬為原料： 原料先作成溶膠（但無法純化）後鍍膜。 問題同上，但厚度均勻性較佳。 （三）第三代：以無機化合物為原料： 原料先作成半成品，經純化後再作成溶膠。 鍍膜均勻性佳、物性充分表現、良率高、 無污染及工安問題。

第二代奈米溶膠（ TiO2 為例） （※ TiO2 有A、B、R及非晶態同時存在） （反應為在反應槽中加入原物料及酸，直接進行結膠。） Ti（OR）4＋H2O＝ Ti（OR）3（OH）＋HOR Ti（OR）3 （OH）＋ H2O＝ Ti（OR）2（OH） 2 ＋ HOR Ti（OR）2（OH） 2 ＋ H2O＝ Ti（OR）（OH） 3 ＋ HOR Ti（OR）（OH） 3＋ H2O＝ Ti（OH） 4 ＋HOR Ti（OH） 4＋ Ti（OH） 4→2 TiO2＋4H2O 2 TiO2 ＋ Ti（OH） 4→3 TiO2＋2H2O 3 TiO2＋Ti（OH） 4→4 TiO2（※）＋2H2O 4 TiO2 → → → → → → → → TiO2 （n） （※ TiO2 有A、B、R及非晶態同時存在） （反應為在反應槽中加入原物料及酸，直接進行結膠。）

第二代奈米溶膠藥液的問題 一：溶液成份複雜：至少10種成份。 二：溶液中成份，相對量會不斷變動。 三：結晶形態複雜（4種）而無法控制。 四：粒徑會不斷變大。 五：溶劑的揮發太快，固含量變異性大。

第二代奈米溶膠藥液改善 類別 溶劑 結膠劑 熟化 溶 膠 表 現 2-1 IPA 醋酸 × 0～7天鍍膜條件天天變 溶 膠 表 現 2-1 IPA 醋酸 × 0～7天鍍膜條件天天變 7～14天良率20～30％ 14天換槽 2-2 硝酸 0～5天鍍膜條件天天變 5～14天良率30～50％ 2-3 酒精 5～21天良率50～70％ 21天換槽 2-4 50℃ 3天 0～3天鍍膜條件天天變 3～28天良率70～80％ 28天換槽

有機反應與無機反應的特性比較 比較項目 有機反應 無機反應 反應速度 慢（≧5小時） 很快（≦10分鐘） 反應率 低（～80％） 很高（≧99.9％） 生成物類別 數種 單一 純化困難度 很高 很低

第三代奈米溶膠（ TiO2 為例）： （各反應在分別獨立的反應槽進行） TiCl4＋H2O→ TiCl4‧ H2O （預處理步驟） TiCl4 ‧ H2O ＋NH4OH →Ti（OH）4＋NH4Cl（中和反應） Ti（OH）4＋NH4Cl ＋H2O→→ Ti（OH）4 （純化步驟） Ti（OH）4 ＋H2O2→ Ti（OH）4 ‧ H2O2 （結膠反應） Ti（OH）4 ‧ H2O2→TiO2＋ H2O＋ O2 （熟化反應） （反應包括預處理、中和、純化、結膠、熟化五步驟） （各反應在分別獨立的反應槽進行）

第三代奈米溶膠特性 一：流程複雜而特殊。 二：反應條件要求很嚴格。 三：形成的溶膠成份很單純而安定。 四：溶膠粒子結晶良好而安定。 五：溶膠粒子的粒徑極為安定。 六：溶膠的固含量變異性很小。 七：溶膠可長期安定存在。

參：第二代溶膠與第三代溶膠之比較 （一）溶膠生產方式的比較 項 目 第二代 （反應型） 第三代 （結晶型） 原物料 Ti（OR）4 TiCl4 價格（元∕升） 1000～4000 2500 操作步驟 1 5 操作時間 1小時 64小時 操作流程 簡單 複雜而特殊 操作困難度 低 很高

（二）溶膠本身特性之比較 比較項目 第二代 （反應型） 第三代 （結晶型） 主成份種類 10（膠合劑∕分散劑） 1 主成份變異性 高（反應持續） 不變 固含量變異性 高（溶劑揮發） 很低 TiO2含量變異 變動 TiO2結晶型態 A、B、R及非晶態 anatase TiO2粒徑 持續變大 不變（水合強） 溶膠售命 2～4週 一年（以上）

（三） 鍍膜操作的比較 比較項目 第二代 （反應型） 第三代 （結晶型） 浸泡次數 可一次完成 1～4次 藥液溫度 愈低愈好 30～40℃ 環境溫度 30～35℃ 濕度 拉昇速度對膜厚 愈快愈厚 自動控制 不能 可自動控制 分析頻率 高（2～4Hr∕次） 低（3～6天∕次） 操作條件調整 隨藥液老化調整 不需要 換槽要求 2～4週 半年～一年 污染防治要求 高 一般

（四）溶膠鍍膜膜層特性之比較 比較項目 第二代 （反應型） 第三代 （結晶型） 膜厚再現性 不佳 良好 膜層安定性 容易脫膜 安定性高 光譜再現性 光譜安定性 燒結溫度 較高 較低

肆：良好溶膠的指標 一：粒徑≦20nm：透光度高。 二：布朗運動作用明顯：不需加懸浮劑。 三：結晶良好而安定：長期安定性高。 四：表面吸附力強：不需加Binder即可附著。 五：易宜成膜：可在較低溫熔解或燒結。

項次 特 性 表現 作用來源 1 透光性 高 A 2 沉降性 不沉降 F 3 安定性 E 4 吸附性 B 5 成膜性 D 6 光譜移動（金屬） 藍光偏移 C 7 光譜移動（氧化物） 紅光偏移 8 粒徑安定性 D∕E