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1、第七章第七章无机固体化学概论第一节导言三大文明支柱:能源、信息、材料←物质基础1、无机固体化学是各种技术学科的边缘学科材料的分类:①性质分类金属材料:钢铁、铝、铜、锌及其它合金硅酸盐材料无机非金属材料:单一非金属元素组成的材料两种以上非金属组成的材料有机高分子材料:塑料、橡胶、各种化学纤维等②结构分类单晶体:内部原子或分子呈规律性排列的固体物质(单晶硅、锗)。多晶体:许多微细晶粒构成的集合固体物质。非晶态:(即无定形态)物质内部原子或分子有序,远程无序。如:玻璃材料2、结构决定性质白锡:金属键,金刚石结构石墨SnC灰锡:共价
2、键,结构较软金刚石13.2℃以下Sn（白锡）Sn(灰锡)加热61℃以下3、应用磁性材料、超导材料、发光材料(稀土卤化物)。压电材料、快离子导体、纳米材料等。第二节无机晶体的制备固体材料主要以:粉晶、单晶、薄膜、烧结陶瓷等。单晶:是指整个分子在三维空间伸展。制备分类:1、由纯物质制备，2、溶液或熔体中制备，3、气相制备。具备条件:1、温度均匀一致，2、结晶缓慢避免产生多晶体，3、晶体生长均匀，没有浓度梯度。制备单晶的方法一、助溶剂法（Flux）固体熔化温度太高,可加入低熔点的助溶剂使之熔化,且助溶剂不与目标物反
3、应的一种方法。例:Y2O3(3.4mol％)2045℃Y3Al5O12(YAG.钇铝石榴石激光材料）反应Al2O3(7.0mol％)（温度太高须加助溶剂）PbO(41.5mol％)铂坩锅保温以4℃/h反应物降至750℃1150~1160℃24h降温PbF2(48.1mol％)使用助溶剂PbO、PbF2后，反应温度由2045℃→1150℃。二、提拉法制单晶(拉单晶)例：制备白钨矿将CaWO41620±20℃Δ白钨矿单晶（mp：1575℃）拉速12.7-76.2cm/h转速25-100rpmφ=25.4mmL=4
4、57mm粉末放入铑坩埚中加籽晶提拉三、区域熔炼法（Zonemelting）根据杂质在固相和液相中溶解度的差别,经过区域熔炼,多晶棒转变成单晶棒。因材料是架空状态，可避免容器污染,制得高纯度单晶。用于制备高熔点金属:W及氧化物,Si、Ge、钇铁石榴石(Y3Fe5O12)。四、化学气相输送法经化学反应,把一种固态物质从反应器一端转移到另一端的过程叫做化学气相输送法。条件:1、选择合适的化学输送反应2、确定反应温度3、反应浓度化学气相迁移法(ChemicalVaporTransport,CVT)制备硫化物单晶A(S)+B
5、(g)AB(g)A(S)+B(g)目标物中间产物源区变成沉积区多晶单晶例1:制备ZnSe单晶源区850℃沉积区830℃ZnSe(S)+I2(g)ZnI2(g)+Se(g)ZnSe(s)+I2(g)多晶体(真空熔封)中间产物单晶体例2.WO2和W的分离源区1100℃WO2(s)+I2(g)WO2I2(g)沉积区800℃W(s)+2H2O(g)+3I2(g)WO源区800℃2I2(g)+4HI(g)沉积区1000℃输送反应可和随后的反应结合起来T2处A(S)+B(g)AB(g)T1处AB(g)+C(S)AC(
6、S)+B(g)总反应:A(S)+C(S)AC(S)（可合成二、三、四元化合物）例:制备NiCr2O4首先:Cr2O3(S)+3/2O22CrO3(g)2CrO3(g)+NiO(S)NiCr2O4(S)+3/2O2(g)总反应Cr2O3+NiONiCr2O4五、烧结陶瓷起始物研磨(均匀)压铸成型多晶陶瓷(单相或多相)1、共沉淀法混合物高温压铸烧结水溶液中制目标物成型分解锻烧化合物陶瓷体例：Y2O3･BaCO3･CuO（摩尔比）溶于饱和柠檬酸澄清烧结水溶液蒸发Y-Ba-Cu-O（钇钡铜，具有高温超导性）2、烧结时放出气
7、态物质(有利于形成多孔状陶瓷)例：制备BaTiO3原BaO+TiO2BaTiO3（S-S反应）现BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑3、某起始物晶相转变温度下进行反应晶相转变是晶体结构发生变化的过程,此温度下反应,动力学上较为有利由S-S反应转变S+L反应第三节无机固体的结构一、分类1、按排列程序分类晶态固体:具有长程有序的点阵结构(如NaCl等)非晶态固体:固体近程有序,远程无序(如玻璃和许多多聚体)2、按化学键类型分类分子晶体:质点是分子,分子中是共价键结合,分子间靠分子间力或氢键结合(如CO2、HI、
8、X2、P4、S6等)。原子晶体:原子与原子间是共价键结合(如金刚石、SiO2等)离子晶体:离子与离子间靠静电引力(如NaCl、KNO3等)金属晶体:金属间靠金属键结合(如Cu、Ag、Au、Fe等)现代:按晶体的空间堆积及排布分类七大晶系十四种空间点阵二、晶体结构中的共价键结构1、分类⑴有限
