无机合成与制备化学 期末复习材料

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1、高温合成在高温的条件下，反应物分子易于扩散，在扩散的过程中形成新相，新的物质或新材料，此过程称为高温合成。在高温的条件下，反应物分子易于扩散，在扩散的过程中形成晶核，晶核不断生长，形成新的物质或新材料，此过程称为高温固相合成。该反应在热力学上是完全可以进行的，但在实际中，该反应需要很高的温度条件下才能进行，而且进行的非常缓慢，在1200°C下，几乎不反应，而在1500°C下，也要需要几天反应才能完成。在一定的高温条件下，MgO与Al203的晶粒界面间将产生反应而生成产物尖晶石型MgAl204层。这种反应的第一阶段将是在晶粒界面上或界面邻近的反应物晶格中生成MgAl204

2、晶核，实现这步是相当困难的，因为生成的晶核与反应物的结构不同。因此，成核反应需要通过反应物界面结构的重新排列，其中包括结构中阴、阳离子键的断裂和重新结合，MgO和Al203晶格中Mg2+和Al3+离子的脱出、扩散和进入缺位。高温下有利于这些过程的进行，有利于晶核的生成。同样，进一步实现在晶核上的晶体生长也有相当的困难。因为对原料中的Mg2+和Al3+来讲，则需要横跨两个界面的扩散才有可能在核上发生晶体生长反应，并使原料界面间的产物层加厚。因此很明显地可以看到，决定此反应的控制步骤应该是晶格中Mg2+和A13+离子的扩散，而升高温度是有利于晶格中离子扩散的，因而明显有利于

3、促进反应。另一方而，随着反应物层厚度的增加，反应速率是会随之而减慢的。曾经有人详细地研究过另一种尖晶石型NiAl2O4的固相反应动力学关系，也发现阳离子Ni2+、A13+通过NiAl2O4产物层的内扩散是反应的控制步骤。综上所述，可以得出影响这类固相反应速率的主要应有下列三个因素：(a)反应物固体的表面积和反应物间的接触面积；(b)生成物相的成核速度；(c)相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速度。46页有个具体的例子用于化学转移反应的装置样式很多，它们将根据具体的反应条件设计。对于固体物在一个温度梯度下的转移反应，可用图2—8所示的装置来表示。这是一种理想化的流动装

4、置。A是固态物质，气体B通过与A进行反应，生成气态物质C，C和B扩散到管子的另一个温度(T2)区经分解后，固体物质A又沉积下来。书上40页的例子：写个方程式，解释一下原理。利用自身放出的热量就可以完成整个SHS反应。光学高温计是利用受热物体的单波辐射强度(即物体的单色亮度)随温度升高而增加的原理来进行高温测量的。金属还原法也叫金属热还原法。就是用一种金属还原金属合化物(氧化物、卤化物)的方法还原的条件就是这种金属对非金属的亲和力要比被还原的金属大。所谓化学转移反应是一种固体或液体物质A在一定的温度下与一种气体B反应，形成气相产物，这个气相反应产物在体系的不同温度部分又发

5、生逆反应，结果重新得到A。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，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。自蔓延高温合成制备材料指利用原料反应本身所产生的热能进行材料制备。热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，是由两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点热电偶温度不同时，就会在回路内产生热电流。如果热电偶的工作端与参比端存有温差时，显示仪表将会指示出热电偶产

6、生的热电势所对应的温度值。温度升高，膨胀系数变大，回路接通，温度降低，膨胀系数变小，回路断开。电阻炉是利用电流使炉内电热元件或加热介质发热，从而对工件或物料加热的工业炉。感应炉的主要部件就是一个载有交流电的螺旋形线圈，在交变电磁场作用下，物料内部产生涡流从而达到加热或着融化的效果。电弧炉由直流发电机或整流器供应电流，电极与炉料之间形成电弧，已达到加热的目的。电阻高温蒸发将待蒸发或升华的金属置于用电阻丝加热的难熔氧化物坩埚中或直接置于电热丝上，在高真空或惰性气氛下蒸发或升华。电弧蒸发电极之间形成稳定的电弧，可产生激发态金属原子，以利于进一步反应。电子轰击法电子束经静电或磁

7、场聚焦后，一般易于达到10W／mm2级能量密度，这足使任何物质快速蒸发或升华。了解一下书上的各种温度范围，以及各种炉下的发热体。低热固相合成化学为了得到介稳态固相反应产物，扩大材料的选择范围，有必要降低固相反应温度。在低温的条件下，反应物分子先扩散接触，接着发生反应，产生晶核，晶核不断生长，形成新的物质或新材料，此过程称为低温固相合成。固体4—甲基苯胺与固体CoCl2·6H2O按2：1摩尔比在室温(20℃)下混合，一旦接触，界面即刻变蓝，稍加研磨反应完全．该反应甚至在0℃同样瞬间变色。但在CoCl2的水溶液中加入4—甲基苯胺(摩尔比同上)