Theo phương pháp này, người ta tạo gel đi từ các ankoxide (alkolat) kim loại có công thức chung là M(OR)n, trong đó M là kim loại, R là gốc alkyl, n là số oxi hóa của kim loại, RO là nhóm alkoxy - gốc của ROH. Các giai đoạn quan trọng của quá trình tạo gel từ alkoxide như sau [30]:
- Thủy phân các alkoxide kim loại: quá trình thủy phân xảy ra ở nhiệt độ thường hoặc đun nóng nhẹ có mặt axắt hoặc bazơ làm xúc tác:
M(OR)n + xH2O M(OH)x(OR)n-x + xROH
- Quá trình ngưng tụ: khi hình thành liên kết M OH thì xảy ra quá trình -
ngưng tụ để loại nước và loại rượu theo hai phản ứng sau:
. Loại nước:
-M-OH + HO-MỖ- -M-O-MỖ- + H2O . Loại rượu:
-M-OH + RO-MỖ- - M-O-MỖ- + ROH
- Quá trình ngưng tụ hình thành được các liên kết kim loại oxi (liên kết - metaloxan): - - - MM O Ỗ - | | O O | |
- MỖ - - O M -
Khung này lớn dần lên đến kắch thước hạt keo. Sau đó các khung này ,
nối với nhau tạo thành khung ba chiều và đến một lúc nào đó thì độ nhớt tăng lên một cách đột ngột và toàn bộ hệ biến thành gel, nước và rượu nằm trong khoảng trống của khung gel.
Vì trong gel đã sinh ra những đoạn cấu trúc của oxit phức hợp tương lai nên quãng đường khuếch tán giữa các ion sẽ là cực tiểu. Bằng phương pháp này, người ta có thể khống chế được kắch thước và hình dạng của hạt.
Quá trình thủy phân và ngưng tụ của các alkoxide kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
+ Bản chất của ion kim loại: kim loại có số oxi hóa nhỏ hơn số phối trắ (các kim loại chuyển tiếp) thì khả năng cộng ái nhân dễ, năng lượng hoạt hóa nhỏ, do đó sự thủy phân xảy ra dễ dàng.,
+ Bản chất của phối tử
+ Chất xúc tác (xúc tác axit, bazơ)
+ Các yếu tố vật lý khác: nhiệt độ, sự pha loãng, dung môi.
Phương pháp này đặc biệt thuận lợi trong việc tổng hợp các oxit phức hợp mà sự khuyếch tán của ion trong phản ứng pha rắn rất khó khăn hoặc trong hỗn hợp có cấu tử dễ bay hơi.
Như vậy, phương pháp sol - gel đi từ alkoxide kim loại thỏa mãn đầy đủ nhất những yêu cầu của bột gốm lý tưởng: tắnh đồng nhất cao, hạt có hình dạng cầu, sự phân bố kắch thước hạt hẹp. Tuy nhiên, giá thành của các alkoxide kim loại rất cao đã hạn chế ứng dụng của phương pháp này. Phương pháp này thường được dùng trong công tác nghiên cứu khoa học, trong việc sản xuất một số màng mỏng và bột gốm điện tử.