《材料合成与制备方法》教学大纲
材料合成与制备教学大纲
《材料合成与制备》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：10050280课程中文名称：材料合成与制备课程英文名称：Synthesis and Preparation of Materials课程性质：专业主干课考核方式：考试开课专业：材料科学与工程、材料物理、材料化学开课学期：5总学时：40+16 其中40学时理论授课，16学时实验课总学分：2.5+1二、课程目的和任务《材料合成与制备》课程针对目前21世纪新材料的发展趋势，总结和概括了几种目前热点形态材料和高新材料的常用合成和制备方法。
通过本课程的学习，能够使学生对目前几种常见新材料制备方法的发展概况、制备原理、操作设备以及制备工艺方法等有一定的了解和掌握；通过理论课与实验课的结合，学生能够熟悉几种常见形态新材料的制备工艺流程和工艺方法控制手段，这不仅能够锻炼学生操作实验的动手能力，而且在操作过程中，能够理论和实践相结合，对材料的形成机理进行深入的分析和了解，培养了学生发现问题、分析问题和解决相关材料合成和制备方面问题的基本能力，培养学生创新意识，为今后的生产实践和科学研究打下坚实的基础。
三、教学基本要求要求根据目前新材料的发展趋势，重点结合21世纪高性能材料、低维材料、功能材料、绿色材料以及复合材料的发展方向，将材料学、化学、物理学等学科内容融入材料合成与制备技术中，使学生熟练掌握材料合成与制备的基本原理、工艺方法和技术流程，通过对材料合成机理及实验设备的了解，能够针对具体要求制定材料的合成与制备工艺，并能够完成新材料合成与制备某技术的专题研究任务。
四、教学内容与学时分配第0章绪论（2学时）第一章溶胶－凝胶法（4学时）第二章水热与溶剂热合成（4学时）第三章电解合成（4学时）第四章化学气相沉积（4学时）第五章定向凝固技术（4学时）第六章低温固相合成（4学时）第七章热压烧结（4学时）第八章自蔓延高温合成（4学时）第九章等离子体烧结合成技术（4学时）课程总结（2学时）五、教学方法及手段教师讲授、研讨式教学、多媒体教学六、上机实验内容七、前修课程、后续课程前修课程：大学物理、大学化学、材料科学基础、物理化学、材料物理八、教材及主要参考资料教材：[1]乔英杰. 材料合成与制备[M]. 北京：化学工业出版社，2009年撰写人签字：院（系）教学院长（主任）签字：。
材料合成与制备方法教学设计 (2)
材料合成与制备方法教学设计一、前言现代材料科学中，材料的合成与制备是一项至关重要的工作，掌握材料的合成方法和制备技术对于从事材料相关工作的人员来说是必要的能力。
为了能够提高学生的材料合成和制备技术能力，本文通过教学设计的方式，讲解如何在教学过程中有效地传授材料合成与制备方法。
二、教学目标本教学主要目的是：1.帮助学生了解材料合成与制备的相关知识；2.技能能够掌握材料合成与制备的基本方法；3.提高学生的实验技能，培养学生对材料合成与制备实验的兴趣。
三、教学内容3.1 材料合成基础知识在材料合成的基础知识中，我们将向学生介绍常见的材料合成方法，包括固态反应法、气态反应法、溶液法和沉淀法等。
为了更好地帮助学生掌握这些方法，我们将通过讲解这些方法的原理、优缺点和操作技巧等方面来让学生更深入理解。
3.2 材料制备基础知识在材料制备基础知识中，我们将介绍各种材料制备方法。
这些方法包括高能球磨法、溶胶-凝胶法等。
通过这些介绍，学生将可以更好地了解到各种制备方法的原理、适用范围和操作技巧等方面的知识。
3.3 材料合成实验在材料合成实验中，我们将进行实验演示，让学生通过实践操作来了解材料的制备过程和实验流程。
在实验过程中，我们将采用团队合作的方式，让学生根据自身能力参与到不同方面的工作中。
同时，在实验的过程中，我们将会为学生提供相应的指导和帮助，保证学生成果的取得。
3.4 材料制备实验在材料制备实验中，我们将通过相关案例介绍各种制备方法的操作流程，帮助学生了解到制备方法及相关实验细节。
在实验操作过程中，我们将引导学生注意实验环境和相关安全问题，指导学生如何选择最合适的实验方案，以保证实验的顺利进行。
同时，我们也会给予学生相关的实验技能和工具使用方法的指导。
四、教学方法在本教学中，我们将采取多种教学方法，包括演示、实验和案例等方式。
同时，我们还将引导学生参与到团队中，以提高学生的实验技能和实践能力。
五、教材在本教学中，我们将使用理论教材以及实验操作手册等教材。
材料合成与制备技术 第一章 绪论
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青铜：第一种合金
3000BC，青铜的使用-制造合金
30
1450BC，铁的发现
注：人类最早发现和使用的铁是陨铁（含铁量较高的铁、钴、镍等 金属的混合物）。在约公元前1500年左右，埃及和美索不达米亚开 始有炼铁业：至公元前1000年左右，铁器才基本上从日常用具中排 挤了铜器而占统治地位、中国商代铜钺上就镶铸有铁刃，表明中国 在公元前1000多年就熟悉了铁的锻造性能。化学符号Fe来自铁的拉 丁文名ferrum。
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学习方式
课程以课堂讲授为主，配有实验课程， 同时可通过查阅文献及课堂讨论等形式， 借以促进学生了解并学习材料化学和材料 物理领域内材料合成的基本方法以及理论， 同时掌握一些新的材料合成技术。
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课程重点及学习内容
单晶制备
非晶材料的制备 薄膜制备技术
材 料 制 备
复合材料及其制备技术（高聚物基、
以脂肪族或芳香族的C-C共价键为基础 有机高分子材料 结构的大分子组成。一般又分为塑料、 橡胶和纤维。 金属、无机非金属和有机高分子材料 复合材料 等有机结合 15
“杂化材料” 从80年代开始，日本理部化学研究所山田瑛、 雀部博之等人，在应用化学学科中提出“杂化” （hybrid）的概念 —— 两种以上不同种类的有机、 无机和金属材料在原子、分子水平上杂化，从而 产生具有新型原子、分子集合结构的物质，属于 分子复合材料的范畴。
Advantages
③ 金属与塑料等不同材料可以通过这种连接 件连成一体； ④ 安装时不需要熟练的技术。
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Chapter6 Metallic Materials
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在医疗方面的应用
脊柱矫形棒、人工关节、人造心脏、美体内衣等。
《材料合成与制备技术》课程教学大纲
《材料合成与制备技术》课程教学大纲课程代码：ABCL0412课程中文名称：材料合成与制备技术课程英文名称：Materials Synthesis and Preparation Technology课程性质：选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：材料化学专业本课程的前导课程：固体化学、有机化学一、课程简介本大纲适用于材料化学类本科。
本课程旨在介绍材料合成与加工的原理、方法和技术，着重讲述了单晶体的生长，非晶态材料的制备，薄膜的制备方法，功能陶瓷的合成与制备，结构陶瓷和功能高分子材料的制备方法等。
材料合成与加工是材料化学专业选修课，通过本课程的教学，帮助学生掌握各种材料的合成与加工的理论与方法。
本课程的重点是针对不同性能体系的材料发展起来的各种合成方法与加工制备工艺，理解各类材料合成原理和物理化学过程。
通过本课程的学习，要求学生能够使用多种类型材料的设备、分析多种类型材料的性能，并初步具备开发新设备、制备新材料的能力，为学习材料化学专业打好基础。
二、教学基本内容和要求第一章单晶材料合成与制备课程教学内容：从固相-固相平衡、液相-固相平衡和气相-固相平衡制备单晶材料的方法，提拉法制备、气相外延生长单晶硅的工艺，焰熔法制备宝石。
课程的重点、难点：重点：晶态的基本概念，晶态生长的基本原理，常见的固-液晶体生长技术。
难点：晶体生长的基本原理。
课程教学要求：要求了解固相-固相平衡的晶体生长的基本概念和机理。
了解液相-固相平衡的晶体生长的机理，掌握一些液相-固相平衡生长晶体的具体方法。
了解气相-固相平衡的晶体生长的主要方法。
第二章非晶态材料的制备课程教学内容：非晶态材料的基本概念和基本性质，非晶态材料的形成理论，非晶态材料的制备方法与原理。
课程的重点、难点：重点：非晶态的基本概念，非晶态材料生长的基本原理，常用的非晶态材料的制备原理。
材料合成与制备课程设计 (2)
材料合成与制备课程设计1. 课程概述本课程旨在介绍材料合成及制备的基本概念、方法和技术，重点介绍化学、物理、生物等多学科领域内与材料合成和制备相关的理论和实践知识。
课程内容主要包括：晶体生长、气相沉积、溶液合成、凝胶法制备等不同的合成及制备方法，并通过实验、案例解析等教学方式，培养学生在材料合成及制备方面的能力。
2. 课程目标1）了解材料合成及制备的基本概念、原理和应用；2）掌握各种材料合成及制备方法的基本原理、操作步骤及影响因素；3）能够运用所学知识解决材料合成及制备的实际问题；4）培养学生的实验操作技能、科学思维和创新能力。
3. 课程安排3.1 第一周3.1.1 课程导入•课程介绍•材料合成及制备概述3.1.2 晶体生长•晶体生长基本原理与方法•晶体生长中的实验操作和技巧3.2 第二周3.2.1 气相沉积•气相沉积基本原理与方法•外延生长的原理和实现3.3 第三周3.3.1 溶液合成法•溶液合成基本原理与方法•溶液合成中的实验操作和技巧3.4 第四周3.4.1 凝胶法制备•凝胶法制备基本原理与方法•凝胶法在材料制备中的应用3.5 第五周3.5.1 表面化学•表面化学基本原理与方法•表面化学在材料合成中的应用3.6 第六周3.6.1 材料制备综合实验•确定实验目的、方案和步骤•完成实验并记录实验数据•分析实验结果并形成实验报告4. 考核方式1）期末考核占总成绩的70%；2）平时考核占总成绩的30%。
5. 教学建议1）课程中的实验部分占据重要的位置，建议学生认真完成实验任务，掌握实验技能，理解实验原理和实验结果分析的方法；2）建议学生积极参加课程中的讨论和研讨活动，对所学知识进行深入理解，从而提高自己的综合素质和能力；3）希望学生能将所学知识应用到各自的专业领域中，形成自己的学术兴趣和研究方向。
6. 参考书目1）《材料科学基础》（主编：陈秋林），高等教育出版社，2002年；2）《材料化学制备方法与技术》（郭立群、刘宏文编），化学工业出版社，2006年；3）《现代化学合成与材料制备》（王国荣、陈斯慧主编），高等教育出版社，2004年；4）《材料化学与制备》（徐德安主编），科学出版社，2003年。
材料合成制备教案
材料合成制备教案一、引言材料合成制备是一项重要的工艺过程，通过合成制备，可以获得具有特定性能和应用价值的材料。
本教案主要介绍材料合成制备的基本原理、方法和相关实验。
二、理论基础1. 合成反应原理材料合成制备的基础是合成反应，根据原料的特性和反应条件，选择适当的反应路径和反应条件，使得原料在一定的温度、压力和气氛下发生化学变化，生成所需的目标材料。
2. 合成材料分类常见的合成材料包括金属合金、无机材料和有机高分子材料等。
根据材料的性质和用途，选择合适的合成方法和工艺参数，实现材料的制备。
三、合成制备方法1. 热处理法热处理法是一种常见的合成制备方法，通过加热原料混合物使之发生化学反应，生成所需的材料。
常用的热处理方法包括固相反应、熔融法和燃烧法等。
2. 溶剂溶解法溶剂溶解法是将不溶于溶剂的物质通过反应与溶剂结合，生成溶剂中稳定的物质。
常用的溶剂溶解法包括溶胶-凝胶法、溶胶燃烧法和溶胶复合法等。
3. 气相沉积法气相沉积法是利用气相反应使气体或蒸汽在表面沉积形成薄膜或颗粒状材料的制备方法。
常用的气相沉积法包括化学气相沉积、物理气相沉积和热原子沉积等。
四、实验操作在合成制备材料的实验操作中，需注意以下几点：1. 实验前准备按照实验要求准备好所需的原料、试剂和实验设备，并确保实验环境的安全性。
2. 材料合成根据所选的合成方法，按照适当的温度、压力和反应条件操作，控制反应的时间和速度，使原料充分反应。
3. 产品收集与后续处理根据实验要求，将合成生成的材料收集并进行后续处理，如过滤、洗涤、干燥等步骤。
五、实验案例以合成银纳米颗粒为例进行实验操作：1. 实验原料准备准备好所需的溶液和试剂，包括银盐溶液、还原剂和稳定剂等。
2. 实验操作步骤按照实验要求将银盐溶液和还原剂混合，在适当的温度和溶剂条件下进行反应，生成银纳米颗粒。
3. 产物处理将合成得到的银纳米颗粒进行过滤和洗涤，去除杂质和残余试剂。
4. 产品检测与表征利用适当的工具和手段对合成的银纳米颗粒进行检测与表征，如透射电子显微镜（TEM）观察颗粒形貌和尺寸，紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）测定颜色和吸收特性等。
材料制备与合成
《材料制备与合成[料]》课程简介课程编号：02034916课程名称：材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials学分: 2.5学时：40 （课内实验(践)：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：材料科学与工程建议修读学期：6开课单位：材料科学与工程学院材料物理与化学系课程负责人：方道来先修课程：材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学考核方式与成绩评定标准：期末开卷考试成绩（占80%）与平时考核成绩（占20%）相结合。
教材与主要参考书目：教材：《材料合成与制备》. 乔英杰主编.国防工业出版社，2010年.主要参考书目：1. 《新型功能材料制备工艺》, 李垚主编. 化学工业出版社，2011年.2. 《新型功能复合材料制备新技术》.童忠良主编. 化学工业出版社，2010年.3. 《无机合成与制备化学》. 徐如人编著. 高等教育出版社, 2009年.4. 《材料合成与制备方法》. 曹茂盛主编. 哈尔滨工业大学出版社，2008年.内容概述：本课程是材料科学与工程专业本科生最重要的专业选修课之一。
其主要内容包括：溶胶-凝胶合成法、水热与溶剂热合成法、化学气相沉积法、定向凝固技术、低热固相合成法、热压烧结技术、自蔓延高温合成法和等离子体烧结技术等。
其目的是使学生掌握材料制备与合成的基本原理与方法，熟悉材料制备的新技术、新工艺和新设备，理解材料的合成、结构与性能、材料应用之间的相互关系，为将来研发新材料以及材料制备新工艺奠定坚实的理论基础。
The course of preparation and synthesis of materials is one of the most important specialized elective courses for the undergraduate students majoring in materials science and engineering. It includes the following parts: sol-gel method, hydrothermal/solvothermal reaction method, CVD method, directional solidification technique, low-heating solid-state reaction method, hot-pressing sintering technique, self-propagating high-temperature synthesis, and SPS technique. Its purpose is to enable students to master the basic principles and methods of preparation and synthesis of materials, and grasp the new techniques, new processes and new equipments, and further understand the relationship among the synthesis, structure, properties and the applications of materials. The course can lay a firm theoretical foundation for the research and development of new materials and new processes in the future for students.《材料制备与合成[料]》教学大纲课程编号：02034916课程名称：材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials学分: 2.5学时：40 （课内实验(践)：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：材料科学与工程建议修读学期：6开课单位：材料科学与工程学院材料物理与化学系课程负责人：方道来先修课程：材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学一、课程性质、目的与任务【课程性质】材料制备与合成[料]是材料科学与工程专业重要的专业选修课。
材料合成与制备第一讲标准版PPT
热管炉加热化学气相反应法
热管炉加热技术属于传统的热工技术，至 今仍普遍应用于化工、材料工程及科学研 究领域。特点：结构简单、成本低、适合 于工业化生产，特别是从实验室技术到工 业化生产的放大。
第一部分：纳米材料（颗粒）的制备
• 纳米：长度单位，1纳米(nm) =10-9 米
• 纳米材料：在三维空间中至少有一维处于 纳米尺度范围(0.1-100nm) 或由它们作为基 本单元构成的材料。
纳米材料的分类
按照维数分：
• 零维：指其在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳 米颗粒、人造超原子
• 一维：在三维空间有两维处于纳米尺度，如纳米 丝、纳米棒等
• CO2激光器 • Nd:YAG激光：在金属表面上更容易被吸收
而蒸发金属，可以制备Fe、Ni、Cr、Ti、Zr、 Mo、Ta、W、Al、Cu等纳米颗粒。
6. 爆炸丝法
原理：先将金属丝固定在一个充满惰性气 体的反应室内，丝两段为正负极，它们与 一个大的电容器相连形成回路，加上15kV 高压，金属丝在500~800kA大电流下加热， 熔断后在电流中断的瞬间，卡头上的高压 在熔断处放电，是熔融的金属在放电过程 中进一步加热变成蒸气，在惰性气体碰撞 下沉积到容器底部。
考试：
• 笔试占40分：30~40个思考题，从中选出 10-20个考试
• 出勤： 10分
• 笔记：10分
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《无机材料合成》实验教学大纲
课程名称：无机材料合成
课程编号：0
总学时：36
适用对象：材料化学本科专业
一、教学目的和任务：
《无机材料合成》是材料化学专业的一门必修课。
本课程的任务是通过各种教学环节，使学生掌握单晶材料的制备、薄膜的制备、非晶态材料制备、复合材料的制备、功能陶瓷的合成与制备、结构陶瓷的制备、功能高分子的制备、催化材料制备、低维材料制备等，使学生获得先进材料合成与制备的基础知识，毕业后可适应化工材料的科学研究与技术开发工作。
二、教学基本要求：
在全部教学过程中，应始终坚持对学生进行实验室安全和爱护公物的教育；简单介绍有效数字和误差理论；介绍正确书写实验记录和实验报告的方法以及基本操作和常规仪器的使用方法。
无机材料的制备方法、薄膜制备的溶胶-凝胶法、纳米晶的水热合成法、纳米管的气相沉积法的原理和基本操作方法，材料结构表征和性能测试的结果的正确分析，并在此基础上研究材料结构和性能的关系。
培养学生的实际动手操作能力；深刻领会课本所学的理论知识，具有将理论知识应用于实践中的能力。
三、教学内容及要求
实验一无机材料合成(制备)方法与途径
实验仪器：计算机
实验内容：认识无机材料合成中的各种元素、化学反应；相关中外文摘、期刊的查阅方法。
实验要求：了解无机材料合成的基本方法、途径与制约条件
实验二晶体合成
实验仪器：磁力搅拌器、烧杯
实验内容：晶体的生长
实验要求：了解晶体的基本分类与应用；熟悉晶体生长的基本原理；重点掌握晶体合成的技术与方法。
实验三薄膜制备
实验仪器：压电驱动器、磁力搅拌器、烧杯
实验内容：薄膜材料的制备
实验要求：掌握薄膜材料的分类与应用；薄膜与基材的复合方法、途径以及制约条件；
实验四胶凝材料的制备
实验仪器：磁力搅拌器
实验内容：胶凝材料的制备
实验要求：了解胶凝材料的基本概念和性能；重点掌握胶凝材料的制备原理与方法。
实验五稀土配合物的合成
实验仪器：磁力搅拌器、烧杯
实验内容：稀土配合物的合成
实验要求：了解稀土配合物的合成条件，了解稀土配合物所具备的特殊性能。
实验六二茂铁的合成
实验仪器：X-射线衍射仪、无氧无水合成设备
实验内容：二茂铁的合成
实验要求：了解二茂铁的特殊结构，合成条件及制备方法。
了解无氧无水合成设备的基本应用。
实验七纳米氧化锌的制备
实验仪器：磁力搅拌器、烧杯
实验内容：纳米氧化锌制备
实验要求：用几种不同的方法制备纳米氧化锌。
实验八邻氯苯基环戊基酮的制备
实验仪器：磁力搅拌器、烧杯、无氧无水合成设备、分液装置
实验内容：邻氯苯基环戊基酮的提纯、分离
实验要求：无氧无水合成邻氯苯基环戊基酮，提纯、分离。
实验九葡萄糖传感器的制备
实验仪器：普鲁士蓝修饰玻碳电极
实验内容：葡萄糖传感器的制备
实验要求：了解传感器电化学性质并进行相关分析应用。
四、学时、类别和教学方式
五、考核方式
实验成绩考核以实验报告为主，兼顾实验操作技能、学习态度和出勤。
实验成绩按优、良、及格、不及格记分。
考试(实验报告50%、实验操作技能30%、学习态度与出勤20%)
六、本课程与其他课程关系
本课程是一门针对材料化学专业的基础主干课程，作为材料化学基础理论课《无机材料合成》的后续课程与《材料合成》、《高分子材料》、《材料化学》、《无机及非金属材料》等基础课程密切相关，与现有的师资力量和实验设备条件紧密结合，培养学生的综合素质。
七、教材和主要参考书
1、曹茂盛等编，《材料合成与制备》，哈尔滨工业大学出版社。
2、《综合化学实验》，上海大学化学系编。
3、《无机材料合成》，刘海涛等编著，化学工业出版社。