Năm 1967, Pechini [9,27] tổng hợp một số oxit phức hợp Titanat MTiO3, Zirconat MZrO3 và Niobat MNb2O6 (M: Ca, Sr, Ba, Pb) PbxSry(ZrxTiy)O3 bằng cỏch hoà tan cỏc oxit trong axit citric (AC) và etylenglycol (EG). Khuấy và đun núng dung dịch cuối cựng thu được gel. Nung gel ở nhiệt độ cao gần 600oC thu được oxit phức hợp. Phương phỏp này gọi là phương phỏp Pechini hay phương phỏp sol-gel citrat. Nú được ứng dụng nhiều để thu được cỏc oxit phức hợp sau khi Bednorg và
Muller (1987) khỏm phỏ ra gốm siờu dẫn ở nhiệt độ cao. Phương phỏp sol-gel qua con đường tạo phức với axit hữu cơ rất đa dạng, điều kiện tổng hợp rất khỏc nhau.
Về vai trũ của axit hữu cơ, Kaun [12] giả thiết axit kết hợp với dung mụi tạo polyme rồi hoặc tự nú tạo phức với ion kim loại. Phần hữu cơ của phức trong điều kiện xỏc định sẽ trựng hợp với nhau tạo thành cỏc phõn tử polyme hoặc mạng khụng gian ba chiều. Kết quả là độ nhớt của dung dịch tăng đột ngột và sol trở thành gel:
M – O – CO –C ... – C – CO – O – M
Cơ chế này chỉ xảy ra khi trong phần hữu cơ cú nối đụi hoặc trong dung dịch cú chứa cỏc chất cú khả năng trựng ngưng tạo este với axit (vỡ dụ: etylenglycol, etylendiamin...). Yờu cầu này khắc phục được khú khăn của phương phỏp thuỷ phõn khi muốn tạo composit từ cỏc muối cú khả năng thuỷ phõn khỏc nhau.
Hiện nay, người ta khụng chỉ dựng phối tử hữu cơ là Axit Citric và dung mụi etylenglycol mà cũn dựng nhiều hợp chất khỏc. Nhưng bản chất vẫn là cỏc phối tử hữu cơ liờn kết với cation kim loại nhằm phõn bố chỳng rồi xử lý nhiệt đốt chỏy phần hữu cơ để thu được sản phẩm cú kỡch thước hạt nhỏ và độ đồng nhất cao. Trong khúa luận này, chỳng tụi lựa chọn phương phỏp PPM với việc sử dụng phối tử hữu cơ là Acid Cirtic và dung mụi hữu cơ là Ethylene Glycol để đưa cỏc hạt Pt, Sn và hỗn hợp Pt/Sn lờn bề mặt điện cực graphit xốp.
Những ưu nhược điểm của phương phỏp solgel
- Ưu điểm:
+ Cú thể tạo ra sự liờn kết vững chắc giữa chất nền và lớp phủ tạo màng + Cú thể tạo ra màng phủ cú chiều dày nhất định
+ Cú thể trộn lẫn cỏc chất ở qui mụ phõn tử, tỡnh đồng nhất của sản phẩm cao, độ tinh khiết húa học cao, cỏc giai đoạn của phản ứng cú thể điều khiển được để cú thể tạo được sản phẩm mong muốn, khụng gõy ụ nhiễm mụi trường
+ Cú thể tạo hớnh thự của kim loại một cỏch dễ dàng dưới dạng phức chất ở dạng gen
+ Nhiệt độ thiờu kết thấp, thường khoảng 200-600o
C
+ Thao tỏc đơn giản, rẻ tiền nhưng lại đạt chất lượng hiệu quả cao - Nhược điểm
Dễ ảnh hưởng đến độ tinh khiết của vật liệu, sản phẩm cuối của phương phỏp này dễ bị lẫn cỏc tạp chất cú thể do cỏc chất đưa vào ban đầu chưa phản ứng triệt để hoặc do tạp chất là sản phẩm phụ của quỏ trớnh phản ứng phụ. Bờn cạnh đú độ dày tối đa cú thể tạo được khoảng 5m khi đú khả năng rạn nứt là khụng trỏnh khỏi. Một hạn chế nữa là sự kết tủa khụng mong muốn trong bất kỳ giai đoạn nào của quỏ trớnh tổng hợp. Điều này sẽ dẫn đến sự thay đổi về thành phần cũng như tỡnh chất của vật liệu. Khả năng ứng dụng vào cụng nghiệp cũn hạn chế cú thể do điều kiện phản ứng đặc biệt.