材料合成与制备期末复习题

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1、第零章绪论1.材料合成：材料合成是指促使原子或分子构成材料的化学或物理过程；2.材料制备：材料制备是指研究如何控制原子与分子使其构成有用的材料，但材料制备还包括在更为宏观的尺度上控制材料的结构，使其具备所需的性能和使用效能。3.材料合成与制备的最终目标是：制造高性能、高质量的新材料以满足各种构件、物品或仪器等物件的日益发展的需求。4.材料合成与制备的发展方向：材料的高性能化、复合化、功能化、低维化、低成本化、绿色化；5.影响热力学过程自发进行方向的因素：（1）能量因素；（2）系统的混乱度因素；6.隔离系统总是自发的向着熵值增加的方向进行。7.论述反

2、应速率的影响因素：（1）浓度对反应速率的影响：对于可逆反应，增加反应物浓度可以使平衡向产物方向移动，因此，提高反应物浓度是提高产率的一个办法，但如果反应物成本很高，将反应物之一在生成后立即分离出去或转移到另一相中去，也是提高反应产率的一个很好的办法。对于有气相的反应，如果反应前后气体物质的反应计量数不等，则增加压力会有利于反应向气体计量数小的方向进行。另外，对于多个反应同时进行的反应，则应按主反应的情况来控制反应物的配比；（2）温度对反应速率的影响：对于一个可逆反应，正反应吸热，则逆反应就放热；如果正反应放热，则逆反应就吸热，升高温度有利于反应向吸

3、热方向进行，不利于放热反应；对于放热反应，用冷水浴或冰浴使其降温的办法有利于反应的进行，但影响反应速率。实际生产中，要综合考虑单位实际内的产量和转化率同时进行；（3）溶剂等对反应速率的影响：溶剂在反应中的作用：一是提供反应的场所，二是发生溶剂化效应。溶剂最重要的物理效应即溶剂化作用，化学效应主要有溶剂分子的催化作用和容积分子作为反应物或产物参与了化学反应。若溶剂分子与反应物生成不稳定的溶剂化物，可使反应的活化能降低，加快反应速率；若生成稳定的溶剂化物，则使反应活化能升高，降低反应速率；若生成物与溶剂分子生成溶剂化物，不论它是否稳定，都会使反应速率加

4、快。第一章溶胶-凝胶法1.溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地进行布朗运动的体系。2.凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体。3.溶胶－凝胶法：就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，通过抑制各种化学反应条件，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化，胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

5、4.粒子间的两个力：（1）颗粒间的范德华力；（2）双电层静电排斥能5.增加粒子间能垒通常有三个基本途径：(1)使胶粒带表面电荷；(2)利用空间位阻效应；(3)利用溶剂化效应。6.由溶胶制备凝胶的具体方法：（1）、使水、醇等分散介质挥发或冷却溶胶，使其形成过饱和液，而形成凝胶。（2）、加入非溶剂，如在果胶水溶液中加入适量酒精后，即形成凝胶。（3）、将适量的电解质加入胶粒亲水性较强的憎液型溶胶，即可形成凝胶。（4）、利用化学反应产生不溶物，并控制反应条件可得凝胶。7.溶胶—凝胶合成方法的适用范围：（1）块体材料（2）多孔材料（3）纤维材料（4）复合材料

6、（5）超细粉体材料（6）薄膜及涂层材料8．溶胶－凝胶合成生产工艺种类Sol-Gel过程类型化学特征凝胶前驱体应用胶体型调整pH值或加入电解质使粒子表面电荷中和，蒸发溶剂使粒子形成凝胶1.密集的粒子形成凝胶网络2.凝胶中固相含量较高3.凝胶透明，强度较弱前驱体溶胶是由金属无机化合物与添加剂之间的反应形成的密集粒子粉末薄膜无机聚合物型前驱体水解和聚合1.由前驱体得到的无机聚合物构成的凝胶网络2.刚形成的凝胶体积与前驱体溶液体积完全一样3.证明凝胶形成的参数－凝胶时间随着过程中的其它参数变化而变化4.凝胶透明主要是金属烃氧化物薄膜块体纤维粉末络合物型络合

7、反应导致较大混合配合体的络合物的形成1.由氢键连接的络合物构成凝胶网络2.凝胶在湿气中可能会溶解3.凝胶透明金属醇盐、硝酸盐或醋酸盐薄膜粉末纤维9.溶胶-凝胶合成工艺设备：（1）有恒温加热的搅拌器；（2）真空干燥箱；（3）马弗炉10.溶胶-凝胶合成材料的基本过程：（1）溶液－溶胶化；（2）凝胶化－成型（3）固化处理11.在溶液－溶胶化阶段中，胶液的获得方法有三种：（1）超细粉和溶液机械混合形成胶液（2）金属无机化合物或金属醇盐水解（3）金属有机化合物水解12.凝胶质量好坏的影响因素：前驱体选择；反应配比；溶液pH值；反应温度；反应时间等。（1）前驱

8、体原料的选择:金属无机盐作为溶胶-凝胶合成反应的原料具有价格低廉的特殊优点，可以用作产业化生产的原材料；（2）水解度的影响