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1、无机合成材料无机材料合成及工艺复习提纲主要题型：填空、选择、名词解释、简答、综合实践材料合成设计第一章绪论1、化学的核心任务:是研究化学反响与创造新物质；无机合成化学的目标:是为创造新物质和新材料提供高效、对环境友好的定向合成与制备手段，并在此根底上逐步开展无机材料的分子工程学。无机合成内容：经典合成极端条件下合成特殊的合成软化学和绿色合成方法典型无机化合物的合成典型无机材料的合成2、现代无机合成化学研究成果的先进性表现在哪四个方面？高难度合成与特殊制备技术的快速开展使具有复杂功能体系的新化合物、物相与物态合成数量大幅度增加，开发了大量复合、杂化与组装材料；在合成与制备化学开展的根底上开拓了大

2、量新合成反响、合成路线与合成技术，包括极端条件下的合成，各类高选择性合成反响技术等；生产过程中绿色(节能、高效、干净、经济)合成路线的研究与开发；特定功能与生物活性的化合物、分子集合体与材料的分子设计、定向合成与分子(晶体)工程研究的积极开展。3、软化学合成的概念及其特点。储氢合金的工作软化学是相对于硬化学而言的。它是指在较温和条件下实现的化学反响过程。软化学合成也属绿色化学范畴。水法冶金特点：1.不需用高纯金属作原料；2.制得的合金是有一定颗粒度的粉末，不需在使用时再磨碎；3.产品本身具有高活性；4.产品具有良好的外表性质和优良的吸放氢性能；5.合成方法简单；6.有可能降低本钱；7.为废旧储

3、氢合金的回收再生开辟了新途径4、极端条件下的合成中极端条件包含哪些要素？金刚石晶体的生成极端条件是指极限情况，即超高温、超高压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光、等离子体等。5、特种功能材料的设计指开展特定构造无机化合物或功能无机材料的分子设计、剪裁与分子工程学的研究。以特定的功能为导向，在分子水平上实现构造的设计和构建，研究分子构件的形成和组装规律，并在此根底上对特定性能的材料进展定向合成。碳纳米管的手性可控制备和修饰光电功能材料6、化学仿生学：指在分子水平上模拟生物的功能，将生物的功能原理用于化学，借以改善现有的和创造崭新的化学原理和工艺的科学.(仿生膜)关键是巧妙选择适宜的无机物

4、沉积模板7、纳米材料的尺度:纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为根本单元构成的材料，这大约相当于10100个原子严密排列在一起的尺度。纳米晶的制备：化学沉淀法化学复原法溶胶-凝胶法水热-溶剂热法热分解法微乳液法高温燃烧合成法模板合成法电解法8、绿色化学的特点和核心绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料，消除废物和防止使用有毒的和危险的试剂和溶剂。循环反响：索尔维制碱法。侯德榜的氨碱法稻草变黄金:超临界二氧化碳的合成。二氧化碳既是溶剂又是反响物绿色化学的特点和核心：第二章化学热力学与无机合成1、化学热力学在合成中的作用指导意义

5、无机合成反响的首要任务是设计合成方法，合成反响设计的方法随合成目标物的不同而有很大的不同，但都是先从热力学的可能及经济有利开场的。根据热力学原理，从不同角度分析各种无机化学反响，就可以得到化学反响在指定情况下能否发生、化学反响发生的难易、产物的稳定性等信息。这对于合成新的无机化合物，或寻找老化合物新的合成方法，或对合成产物的别离，以及合成过程中对能量的增补、减少，控制反响器温度等重要过程都是很有指导意义的，在很大程度上可以减少工作的盲目性。2、Ellingham图的原理及应用课件3、耦合反响的概念当反响A的，从热力学观点来看，该反响根本上不能进展。但是如果再合并另一个反响B，反响B又符合下面两

6、个条件：反响B能把反响A中不需要的产物消耗掉；反响B的为很大的负值，能使总反响于是，原来单独不能自发进展的反响A，在反响B的帮助下，合并在一起的总反响就可以进展了。这种情况称为偶合反响coupled reaction。应用：单质磷的制备2 TlCl4的制备3氧化法制备CuSO43、标准平衡常数在无机合成中的应用用Q判断反响的进展程度4、泡佩克斯图的原理与应用课件电位-pH图应该称为“泡佩克斯Pourbaix图。它是关于电对的电极材料-参加反响各物种浓度-温度-溶液酸度的关联图第三章低温合成/高温合成/高压合成与应用物质第四态等离子态、物质第五态超导态和超流态1、获得低温的方法及一些应用1恒温低

7、温浴：低温合成需要的低温源装置可分为制冷浴与相变制冷浴。干冰啤酒2制冷产生低温3低温恒温器储存液化气体的装置1储存液化气体的杜瓦瓶2储存液化气体的钢瓶应装单向阀门，防止回火。输入气体压力表指压不应为零应用:稀有气体化合物的合成1 KrF2的低温放电合成2 XeO4的低温水解合成3XeF2的低温光化学合成4RnF2的低温光化学合成金属、非金属同液氨的反响碱金属及其化台物同液氨的反响(制备NaNH2)碱土金属同液氨的反响某些化合物在液氨中的反响非金属同液氨的反响液氨中配合物的生成低温下挥发性化合物的合成二氧化三碳的合成氯化氰的合成磷化氢的合成甲硅烷的制备甲锗烷的制备乙硼烷的制备低温下气体的别离低温

8、下的分级冷凝低温下的分级减压蒸发低温吸附别离(从空气别离出来的稀有气体混合物如用吸附剂反复进展吸附、解吸操作就可达提纯目的。吸附剂可用活性炭、硅胶等)低温化学别离2、高温的获得方法电阻炉高温箱形电阻炉碳化硅电炉碳管炉钨管炉感应炉电弧炉 3.高温下的固相合成反响(课件记住)Wagner机理尖晶石型MgAl2O4的高温固相合成单晶硼酸铝微管的高温固相合成单晶硼酸铝微管的形成经历了一个固-液-固机理高温下的固-气反响锂复原YCl3制备金属钾制备无水氯化稀土3、高温下的化学转移反响真空化学转移反响chemical transport reaction是一种固体或液体物质A在一定的温度下与一种气体B反响

9、，形成气相产物，这个气相反响产物在体系的不同温度局部又发生逆反响，结果重新得到A。这个过程似乎像一个升华或者蒸馏过程，但是在这样一个温度下，物质A并没有经过一个它应该有的蒸气相，又用到了物质B转移试剂，所以称化学转移。4、高温下的复原反响氢复原WO3大致可分三个阶段：2WO3+ H2 W2O5+H2O W2O5+ H2 2WO2+H2O WO2+2H2 W+2H2O 注意：反响时参加熔剂的目的是改变反响热并使熔渣有良好的流动性以易于别离5、自蔓延高温合成：自蔓延高温合成材料制备是指利用原料本身的热能来制备材料。6、高压合成概念及产生方法、测定技术概念：指在高压经常还有高温下合成常态时不能生成或

10、难于生成的物质的过程。高压的产生静压法：静压法是指利用外界机械加载压力的方式，通过缓慢逐渐施加负荷，挤压所研究的物体或试样，当其体积缩小时，就在物体或试样内部产生高压强。动高压：动高压就是利用爆炸(核爆炸、火药爆炸等)、强放电等产生的冲击波，在sps的瞬间以很高的速度作用到物体上高压的测量高压的测量经常采用物质相变点定标测压法。7、超导体的特征超导体都具有两个突出的性质：一是临界温度以下的电阻为零；二是显示Meissner效应。第四章水热溶剂热合成/无水无氧合成/电解合成1、水热-溶剂热合成的概念、特点/缺乏、反响类型、设计和操作反响介质的影响、应用概念：水热-溶剂热合成是指温度为100100

11、0 、压力为1MPa1GPa 条件下利用水溶液中物质化学反响所进展的合成。在亚临界和超临界水热-溶剂热条件下,由于反响处于分子水平,反响性提高,因而水热-溶剂热反响可以说扩大了高温固相反响。特点：水热-溶剂热条件下，由于反响物处于临界状态，反响活性会有大大提高，有可能代替固相反响以及难于进展的合成反响；在水热-溶剂热条件下中间态、介稳态及特殊物相易于生成，可用于特种介稳构造、特种凝聚态的新合成产物；能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在此条件下晶化生成；有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，且合成产物结晶度高以及易于控制产物晶体的粒度；易于反响的环境气氛，有利于低

12、价态、中间价态与特殊价态化台物的生成，并能均匀地进展掺杂。缺乏：由于反响在密闭容器中进展，无法观察生长过程，不直观，难以说明反响机理；设备要求高(耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬)、技术难度大(温压控制严格)、本钱高；平安性能差(我国已有实验室发生“炮弹冲透楼顶的事故)。反响的根本类型：合成反响热处理反响转晶反响离子交换反响单晶培育脱水反响分解反响提取反响沉淀反响氧化反响晶化反响烧结反响反响烧结水热热压反响反响介质对反响的影响压强-温度高温高压使水热反响具有重要离子间的反响加速、水解反响加剧、有氧化复原反响的电势发生明显变化三个特征。一般的反响都会从离子反响变为自由基反响，也便具有极性键的有机化

13、合物常具有某种程度的离子性，自然能诱发离子反响或促进反响。填充度合成溶剂性质的改变水热反响中，溶剂会使反响物溶解或局部溶解，生成溶剂合物，这会影响化学反响速率。pH效应：改变或调整溶剂的pH得到理想结果的例子举不胜举1.合成设计：金属离子与配体物质的量的比值不同可定向构筑得到单、双、三金属配合物2.操作程序：水热-溶剂热体系的成核与晶体生长一般认为：水热-溶剂热体系的化学研究大多针对无机物晶体和无机-有机杂化聚合物；形成这些晶体的步骤大约是：在液相或液固界面上少量的反响试剂产生微小的不稳定的核，更多的物质自发地沉积在这些核上而生成微晶；水热-溶剂热生长的不全是离子晶体。例如BaSO4或AgCl

14、等，会通过局部共价键的三维缩聚作用而形成，故水热-溶剂热生成的BaSO4或AgCl比从过饱和溶液中沉积出来更缓慢，其晶化动力学受到许多因素影响；成核速率随过冷程度即亚稳性增加而增加；认为晶体从溶液中结晶生长需要克制一定的势垒。应用：1 介稳材料的合成.2 人工水晶的合成.3 特殊构造、凝聚态与聚集态的制备.4 复合氧化物与复合氮化物的合成.5 水热条件下的海底:生命的摇篮2、无水无氧操作技术的类型、特点及应用概念：由于许多化合物对于空气中的O2、湿气水蒸气和CO2敏感，易与其反响，因此将这些化合物称为“空气敏感化合物类型：Schlenk装置2惰性气氛手套箱化学真空线应用：金属有机化合物的制备钛

15、、锆的金属有机化合物二茂铁的电解合成无机化合物的制备或脱水3、电解合成概念、优点、主要装置、应用概念：电解合成指通过电氧化或电复原过程，在水溶液、熔盐和非水溶液中的合成。优点：在电解中能提供高电子转移的功能，可以使之到达一般化学试剂所不具有的氧化复原能力；合成反响体系及其产物不会被复原剂(或氧化剂)及其相应的氧化产物(或复原产物)所污染；由于能方便地控制电极电势和电极的材质，因而可选择性地进展氧化或复原，从而制备出许多特定价态的化合物；由于电氧化复原过程的持殊性，因而能制备出其他方法不能制备的许多物质和聚集态。主要装置：阳极阴极隔膜4电解液应用获得高纯金属新工艺合成碘酸钙的研究电化学合成无机纳

16、米材料特殊价态化合物合成熔盐体系的电化学无机合成非水溶剂中无机化合物的电解合成第五章等离子体合成/化学气相沉积合成/溶胶-凝胶法1、等离子体概念等离子体(plasma)是由局部电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，是物质存在的第四态。2、化学气相沉积概念、技术特点、反响类型概念：化学气相沉积是利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反响生成固态沉积物的技术。技术特点：沉积原理 CVD技术的特点淀积反响如在气固界面上发生,那么淀积物将按照原有固态基底(又称衬底)的形状包覆一层薄膜。 可以得到单一的无机合成物质,可作为原材料制备。 可以得到各种特定形状的游离沉积物器

17、具。 可以沉积生成晶体或纫粉状物质原料的要求易获得高纯品。 反响易于生成所需要的沉积物,而其他副产物保存在气相排出或易于别离。 沉积装置简单，操作方便易于控制。工艺上具有重现性，适于批量生产。反响类型：热分解化学反响合成化学输运反响沉积合成增强反响沉积3、化学输运反响沉积合成把所需要的物质当作源物质，借助于适当气体介质与之反响而形成一种气态化合物，这种气态化合物经化学迁移或物理载带(用载气)输送到与源区温度不同的淀积区，再发生逆向反响，使得源物质重新淀积出来，这样的反响过程称为化学输运反响。其实质还是化学转移反响。4、溶胶凝胶法的概念、根本原理、优点和应用概念：溶胶-凝胶法的化学过程首先是将原

18、料分散在溶剂中，然后经过水解反响生成活性单体，活性单体进展聚合，开场成为溶胶，进而生成具有一定空间构造的凝胶，经过枯燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料。胶体colloid是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。根本原理和工艺典型的溶胶-凝胶工艺是从金属的醇氧化物开场的。使用乙醇反响的原因是Ti(s)和H2O(l)直接反响易导致生成氧化物和氢氧化物的混合物，而通过形成Ti(OCH2CH3)4(s)中间产物的水解那么可制得均匀的Ti(OH)4超微粒子悬浮体溶胶。优点： 由于溶胶-凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低黏度的溶液，因此，可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反响物之间很可能是在分子水平上均匀地混合。 由于经过溶液反响步骤，因此很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。 与固相反响相比，化学反响将容易进展，而且仅需要较低的合成温度，一般认为溶胶-凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反响时组分扩散是在微米范围内，因此反响容易进展，温度较低。 选择适宜的条件可以制备各种新型材料。应用：薄膜涂层材料 超细粉末 纳米粉体 陶瓷材料电极材料复合材料催化剂其他方面的应用