无机材料合成与制备1

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1、第一章：经典合成方法1实验室常用的加热炉为：高温电阻炉2电炉分为：电阻炉，感应炉，电弧炉，电子束炉3电阻发热材料的最高工作温度：硅碳棒1400℃、硅化钼棒1700℃、钨丝1700℃真空、ZrO22400℃、石墨棒2500℃真空4用石墨作为电阻发热材料，在真空下可以达到相当高的温度，但需注意使用的条件，如在氧化或者还原的气氛之下，则很难去除石墨上吸附的气体，而使真空度不易提高，并且石墨可以与周围的气体形成挥发性物质，使需要加热的物体受到污染，而石墨本身在使用的过程中逐渐损耗。5氧化物发热体：是在氧化气氛中，氧化物发热体是最为理想的加热材料。6测温仪表分为接触式和非接触式

2、，接触式的有热膨胀，热电阻，热电偶。非接触式的有辐射高温计，光学高温计和比色高温计。7热电偶的特点：①体积小，重量轻，结构简单，易于装配维护，使用方便。②主要作用点是由两根线连成的很小的热接点，两根线较细，所以热惰性很小，有良好的热感度。③能直接与被测物体相接触，不受环境介质如烟雾、尘埃、水蒸气等的影响而产生误差。具有较高的准确度，可保证在预期的误差之内。④测温范围较广，一般可在室温至2000℃左右之间应用，某些情况可达3000℃⑤测量讯号可远距离传送，并有仪表迅速显示或自动记录，便于集中管理。8影响固相反应的因素:(1)反应物化学组成与结构，反应物结构状态（2）反应

3、物颗粒尺寸及分布影响。9化学转移反应：把所需要的沉积物质作为反应源物质，用适当的气体介质与之反应，形成一种气态化合物，这种气态化合物通过载气输运到与源区温度不同的沉积区，再发生逆反应，使反应源物质重新沉积出来，这样的反应过程称为化学转移反应。10源区温度为T2，沉积区温度为T1：如果反应是吸热反应，则为正，当T2＞T1时，温度越高，平衡常数越大，即从左往右反应的平衡常数增大，反应容易进行，物质由热端向冷端转移，即源区温度应大于沉积区温度，物质由源区转移至沉积区。如果反应为放热反应，为负，则应控制源区温度T2小于沉积区温度T1，这样才能实现物质由源区向沉积区得转移。如果

4、近似为0，则不能用改变温度的方法来进行化学转移。11低温合成中，低温的控制主要有两种方法：①恒温冷浴②低温恒温器12高压合成：就是利用外加的高压力，使物质产生多型相转变或发生不同物质间的化合，从而得到新相，新化合物或新材料。第二章：软化学合成方法1软化学合成方法:通过化学反应克服固相反应过程中的反应势垒，在温和的反应条件下和缓慢的反应进程中，以可控制的步骤逐步地进行化学反应，实现制备新材料的方法。2软化学法的原理：在温度相对较低的条件下通过化学反应使“硬”结构拼块与“软”溶剂或者有机分子连接起来，该过程产生由“硬”的单元与“软”的大分子组成的前驱体产物，一些硬的拼块在

5、软的溶剂中，形成具有软特性的流体。该流体中含有作为硬核的多核阳离子的复合物，这种复合物是通过在适当的溶剂中溶解前驱体并控制反应参数来聚集纳米级的结构拼块值得的。3软化学法分类：溶胶——凝胶法，前驱物法，水热/非水溶剂热合成法，沉淀法，支撑接枝工艺法，微乳液法，微波辐射法，超声波法，淬火法，自组装技术，电化学法等等。3溶胶——凝胶法的过程：用制备所需的各液体化学品（或将固体化学品溶于溶剂）为原料，在液相下将这些原料均匀混合，经过水解、缩合（缩聚）的化学反应，形成稳定的透明溶胶体系。溶胶经过陈化，胶粒间逐渐聚合，形成凝胶。凝胶再经过低温干燥，脱去其溶剂而成为具有多孔结构的

6、干凝胶或气凝胶。最后，经过烧结，固化，制备出致密的氧化物材料。4溶胶是否能够向凝胶转变取决于胶粒间的相互作用是否能克服凝聚时的势垒。因此，增加胶粒的电荷量，利用位阻效应（粒子周围加上高分子链，防止相互结合）和溶剂化效应都可以使溶胶更稳定，凝胶更困难，反之则容易形成凝胶。5溶胶——凝胶法制备的5个阶段：前躯体—溶解—水解—缩聚—老化6溶胶——凝胶法的工艺种类：胶体型，无机聚合物型，络合物型。7溶胶——凝胶法的应用：块体材料，多孔材料，纤维材料，复合材料，粉体材料，薄膜及涂层材料。8根据固相反应温度的不同将固相反应分为三类：反应温度低于100℃的低热固相反应，介于100—

7、—600℃的中热固相反应以及反映温度高于600℃的高热固相反应。9低热固相反应机理：固相反应的发生起始于两个反应物分子的扩散接触，接着发生化学作用，生成产物分子。此时生成的产物分子分散在母体反应物中，只能当做一种杂质或缺陷的分散存在，只有当产物分子聚集到一定的大小，才能出现产物的晶核，从而完成成核过程。随着晶核的长大，达到一定的大小后出现产物的独立晶相。可见，固相反应经历了扩散——反映——成核——生长的过程。10低温固相反应潜伏期与温度的关系：温度越高，扩散越快，产物成核越快，反映的潜伏期就越短，反之则潜伏期就越长。当低于成核温度Tn时，固相反应就不