第2章 软化学合成1
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溶胶－凝胶法的基本概念
溶胶（Sol ）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体 或者大分子，分散的粒子大小在1～100nm之间。 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，凝胶中分散相 的含量很低，一般在1％～3％之间。
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块体材料
薄膜及 涂层材料
多孔材料
溶胶凝胶
粉体材料 纤维材料
复合材料
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一、溶胶-凝胶法制备纳米粉体的种类及方法
1.按原料和机理的不同，主要可以分为三大基本类型： 传统的胶体溶胶-凝胶法（物理方法）
金属有机化合物聚合凝胶法（化学方法）
有机聚合玻璃凝胶法 （化学方法）
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2）水解、缩聚以及聚合反应主要受几个因素控制： 水与醇盐的摩尔比，溶剂的选择，温度和pH值(或酸、 碱催化剂的浓度)。 适当调节这些因素，可以形成线型或交联程度更大 的聚合凝胶。 3）制备多金属组分凝胶 首先将几种金属醇盐在适当的有机溶剂中混合制得 前驱液，然后加水得到凝胶。 A、凝胶的化学均匀程度的影响因素 一方面受到前驱液中各醇盐混合水平的强烈影响。 这与醇盐之间的化学反应情况密切相关； 另一方面，每种醇盐对水的活性也有很大影响。
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2.1.1 软化学方法的基本原理
在温度相对较低的条件下通过化学反应使“硬” 结构拼块与“软”溶剂或有机分子连接起来，该过程 产生由“硬”的单元与“软”的大分子组成的前驱体 产物，一些“硬”的拼块溶解在“软”的溶剂中，形 成具有“软”特性的流体。该流体中含有作为硬核的 多核阳离子的复合物，这种复合物是通过在适当的溶 剂中溶解前躯体并控制反应参数来聚集纳米级的结构 拼块制得的。
(OR)n-x(HO)x-lM-OH + ROM(OR)n-x-l (OH)x → (OR)n-x(OH) x-l M-O-M(OR)n-x-l (OH)x + R-OH
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溶胶凝胶合成中常用的醇盐
阳离子 Si M(OR)n Si(OCH3)4 Si(OC2H5)4 Al(O-iC3H7)3 Al(O-sC4H9)3 Ti (O-iC3H7)4 Ti(OC4H9)4 Ti(OC5H7)4 B(OCH3)3 阳离子 Ge M(OR)n Ge(OC2H5)4 Zr(O-iC3H7)4
溶胶 凝胶 无固定形状 固定形状 固相粒子自由运动 固相粒子按一定网架结构固定不能自由移动
* 特殊的网架结构赋予凝胶很高的比表面积 *
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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。
前驱体
溶解
水解
缩聚
老化
溶液
溶胶
凝胶
凝胶
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溶胶－凝胶法的基本原理
分子态——聚合体——溶胶——凝胶——晶态或非晶态
• 溶剂化： M(H2O)nz+=M(H2O)n-1(OH)(z-1)+H+ • 水解反应： M(OR)n+xH2O=M(OH)x(OR)n-x+xROH------M(OH)n • 缩聚反应： 失水缩聚：-M-OH+HO-M-=-M-O-M-+H2O 失醇缩聚：-M-OR+HO-M-=-M-O-M-+ROH
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2.3 溶胶－凝胶法
Sol-gel method
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主要内容
• • • • • • 基本概念 溶胶-凝胶法发展历程 溶胶-凝胶基本原理 溶胶-凝胶合成方法的适用范围 溶胶-凝胶工艺过程 溶胶-凝胶合成方法应用举例
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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。
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溶胶－凝胶合成法的基本原理
溶胶－凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中， 然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始 成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和 热处理制备出纳米粒子和所需要材料。 其最基本的反应是： （1）水解反应： M(OR)n + xH2O → M(OH)x(OR)n-x + xR-OH （2）聚合反应： －M－OH ＋ HO－M－ → －M－O－M－＋H2O －M－OR ＋ HO－M－ → －M－O－M－＋ROH
胶粒脱水，扩散层中电解质浓 度增加，凝胶化能垒逐渐减小
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溶胶－凝胶法优缺点
与其它方法相比具有许多独特的优点： （1）由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶 剂中而形成低粘度的溶液，因此，就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，反应物之间很可 能是在分子水平上被均匀地混合。 （2）由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量 地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。 （3）与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅 需要较低的合成温度，一般认为溶胶一凝胶体系中组分的 扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围 内，因此反应容易进行，温度较低。 （4）选择合适的条件可以制备各种新型材料。
Al
Zr
Ti
Y
Y(OC2H5)3 (OC2H5)2
B
Ca
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2、无机盐的水解-缩聚反应 • 水解反应：Mn+ ＋nH2O → M(OH)n ＋ nH+ • 凝胶化
脱水凝胶化 碱性凝胶化
xM(H2O)nz+ + yOH- + aA- → MxOu(OH)y-2u(H2O)nAa(xz-y-a)+ + (xn+u-n)H2O A- —— 凝胶过程中所加入的酸根离子。 当x=1时，形成单核聚合物； 在x>1时，形成多核聚合物。 Mz+可通过O2-、OH-、H2或A-与配体桥联。
4、原子力显微镜；
5、X射线光电子能谱。
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2.2
先驱物法
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2.2.1 概述
先驱物法是为解决高温固相反应法中产物的组成均匀性 和反应物的传质扩散所发展起来的节能的合成方法。 基本思路：首先通过准确的分子设计，合成出具有预 期组分、结构和化学性质的先驱物，再在软环境下对先驱 物进行处理，进而得到预期的材料。 关键：先驱物的分子设计与制备。 常用先驱物：复合金属配合物、金属碳酸盐、金属氢 氧化物或硝酸盐的固溶体等。
第二章 软化学合成方法
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本章主要内容
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
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概述 先驱物法 溶胶-凝胶法 低热固相反应 水热与溶剂热合成 化学气相沉积理论 插层反应与支撑接枝工艺
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2.1
概 述
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硬化学： 在超高温高压或超低温、超真空、强射线辐 射、失重等极端条件下的化学合成，如自蔓延高 温合成、固体火焰燃烧反应以及一些爆炸反应等。 软化学： 可在温和条件下缓慢反应，且可以较容易地 控制反应步骤，因而易于实现对其化学反应过程、 路径和机理的控制，从而可以根据需要控制过程 的条件，对产物的组分和结构进行设计，进而达 到“剪裁”其理化性质的目的。
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水解反应机理
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缩聚反应机理
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19Байду номын сангаас
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溶胶－凝胶法的发展历程
1846年法国化学家J.J.Ebelmen用SiCl4与乙醇混合后，发 现在湿空气中发生水解并形成了凝胶。 20世纪30年代W.Geffcken证实用金属醇盐的水解和凝胶化 可以制备氧化物薄膜。 1971年德国H.Dislich报道了通过金属醇盐水解制备了 SiO2-B2O-Al2O3-Na2O-K2O多组分玻璃。 1975年B.E.Yoldas和M.Yamane制得整块陶瓷材料及多孔透 明氧化铝薄膜。 80年代以来，在玻璃、氧化物涂层、功能陶瓷粉料以及传 统方法难以制得的复合氧化物材料得到成功应用。
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主要反应类型
1、醇盐的水解-缩聚反应
水解反应：M(OR)n + xH2O → M(OH)x(OR)n-x + xR-OH 缩聚反应：(OR)n-1M-OH + HO-M(OR)n-1 → (OR)n-1M-O-M(OR)n-1 + H2O m(OR)n-2 M(OH)2 → [(OR) n-2M-O]m + mH2O m(OR)n-3 M(OH)3 → [(OR) n-3M-O]m + mH2O + mH+ 羟基与烷氧基之间也存在缩合反应:
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2.传统溶胶-凝胶法：是先将胶质颗粒(直 径一般为1~100nm)分散在液体介质中 形成溶胶，然后通过蒸发转化为凝胶。 凝胶化作用由溶胶中的胶质颗粒之间的 静电或空间相互作用控制，
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3.金属有机化合物聚合凝胶法包括：
（1）金属醇盐水解法和
（2）金属螯合凝胶法。 (1)金属醇盐水解法 金属有机化合物溶解在合适的溶剂中，发生一系 列化学反应，如水解、缩聚和聚合，形成连续的无机 网络凝胶。 1）得到无机聚合凝胶基本上有两种途径： A、采用只在无水有机介质中稳定的金属醇盐，加水 后会很快水解； B、采用在含水溶液中也能保持稳定的金属螯合物， 其水解速度要慢得多，水的蒸发将促进水解。
第2章 软化学合成
• 4.原子力显微镜
• 是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面 结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个 微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力 来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端 敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样 品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂 发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用 传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息， 从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面 粗糙度信息。
• 衍射峰面积与该物质的含量关联，这一规律可用于定 量分析。
• 2.透射电子显微镜
• 可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细 微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想 看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高 显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光 源的透射电子显微镜，电子束的波长要比可见光和紫 外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压 平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前 TEM的分辨力可达0.2nm。
• 5.X-射线光电子能谱
• X射线光电子能谱技术（XPS）是电子材料与元器件 显微分析中的一种先进分析技术，而且是和俄歇电子 能谱技术（AES）常常配合使用的分析技术。由于它 可以比俄歇电子能谱技术更准确地测量原子的内层电 子束缚能及其化学位移，所以它不但为化学研究提供 分子结构和原子价态方面的信息，还能为电子材料研 究提供各种化合物的元素组成和含量、 化学状态、分
• 尖晶石MCo2O4的合成 • 亚铬酸盐的合成
• 先驱体法的特点和局限性
• 先驱物法有以下特点：①混合的均一化程 度高；②阳离子的摩尔比准确；③反应温 度低。
软化学合成方法1(低温固相和水热法)
固相反应与液相反应的差别
• 固相化学反应与液相反应相比，尽管绝大 多数得到相同的产物，但也有很多例外。
• 即使使用同样摩尔比的反应物，但产物却 不同，其原因当然是两种情况下反应的微 环境的差异造成的。
低热固相反应的应用
水热与溶剂热合成
• 水热与溶剂热合成化学是研究物质在高温和密闭或 高压条件下溶液中的化学行为与规律的化学分支。 • 因为合成反应在高温和高压下进行，所以产生对水 热与溶剂热合成化学反应体系的特殊技术要求，如 耐高温高压与化学腐蚀的反应釜等。 • 水热与溶剂热合成足指在一定温度(100℃一1000°C） 和压强(1MPa一100MPa)条件下利用溶液中物质化学 反应所进行的合成。 • 水热合成化学侧重于研究水热合成条件下物质的反 应性、合成规律以及合成产物的结构与性质。
无化学平衡
拓扑化学控制原理
• 溶液中反应物分子处于溶剂的包围中，分子碰 撞机会各向均等，反应主要由反应物的分子结 构决定。 • 固相反应中，各固体反应物的晶格是高度有序 排列的，因而晶格分子的移功较困难，只有合 适取向的晶面上的分子足够地接近，才能提供 合适的反应中心，使固相反应得以进行。 • 这就是固相反应特有的拓扑化学控制原理。 • 它赋予了固相反应以其他方法无法比拟的优越 性，提供了合成新化合物的独特途径。
• 水热与溶剂热合成与固相合成研究的差别在于“反应性”不同。 • 这种不同主要反映在反应机理上，固相反应的机理主要以界面 扩散为其特点，而水热和溶剂热反应主要以液相反应为其特点。 • 不同的反应机理首先可能导致不同结构的生成。此外即使生成 相同的结构也有可能内于最初的生成机理的差异而为合成材料 引入不同的“基因”，如液相条件生成完美晶体等。 • 材料的微结构和性能与材料的来源有关，因此不同的合成体系 和方法可能为最终材料引入不同的“基因”。 • 水热与溶剂热化学侧重于溶剂热条件下特殊化合物与材料的制 备、合成和组装。 • 通过水热与溶剂热反应可以制得固相反应无法制得的物相或物 种。或者使反应在相对温和的治溶剂热条件下进行。
第2章 软化学法
化学和力学等方面的特殊性能
涂 层 的
溶 胶 薄凝 膜胶 的法 微上 观 照 片
PZT
比较项
物质源 激活方式 制备温度 膜结构 膜致密性 膜附着性 化学组成相 组成均匀性 成本
PVD
生成膜物质的蒸汽 消耗蒸发热、电离等 250~2000℃（蒸发源） 25~适合温度(基片) 单晶、多晶、非晶 致密 较好 一般 高
+
A
+ + + + + + + +
+ - +- + - - + - + + liquid -
-
+ + +
－ － －
－ － － － －
φ0
ζ
+ + + +
－ －
B
Particle Surface charge
Distance x from surface
胶体稳定 定义：用原料通过化学反应制成先驱物，然后焙烧即
得产物。
先驱物种类：复合金属配合物 、金属碳酸盐 、金属
氢氧化物或硝酸盐的固溶体等。
2.2 先驱物法
先驱体法在无机合成中的应用 尖晶石ZnFe2O4的合成
Zn2+十2Fe3+十4C2O42-＝ZnFe2(C2O4)4↓ ZnFe2(C2O4)4 ＝ZnFe2O4 十4CO十 4CO2
溶胶稳定机制
•溶胶颗粒表面电荷来自胶粒晶格离子的选择性电离，或选择性吸附 溶剂中的离子。 •对金属氧化物水溶胶，一般优先吸附H ＋ 或OH － 。当pH>PZC时，胶粒 表面带负电荷；反之，则带正电荷。 •根据DLVO理论，胶粒受到双电层斥力和长程范德华引力二种作用， 此外，胶粒间相互作用还有分子间的范德华力和由表层价电子重叠引 起的短程波恩斥力。
第二章 软饮料常用的辅料
山梨 糖醇
C6H14O6
木糖 醇 阿斯 巴甜
(蛋白 糖)
C5H12O5
C14H18N2O5
无臭、甜味味质极似蔗糖而有清凉 白色结晶 感、有增强风味的效果、常温溶解 性粉末 度约1％、等电点pH5.2、加热甜味 会减少、甜度为50～200
续表2-1：
名称 分子式 性状 白色粉末 （无吸湿 性）
无色至白 C7H4NNaO3S•2 色结晶或 结晶性粉 H2O 末
甜菊糖苷：甜度为蔗糖的280倍，我国年产1000吨，最大生 产和出口国，出口日韩。
3、多元糖醇
由相应的糖经镍催化加氢制得，主要有赤藓糖醇、木糖醇、 山梨糖醇、甘露醇、乳糖醇、异麦芽糖醇和氢化淀粉水解物等。
木糖醇：性质稳定，有清凉感，不产生美拉德反应，对金属 离子有螯合作用，代谢不需胰岛素。我国是最早生产木糖醇的国 家之一，目前年产量约为8000吨，大部分出口，占世界木糖醇贸 易量的50％以上。 山梨糖醇：甜度为蔗糖的50％，性质稳定，有清凉感，不被 微生物发酵利用，不产生美拉德反应。相当部分产品靠进口，年 产量几十万吨。
软 饮 第 料 二 常 章 用 辅 料
【教学目标】
了解软饮料中常用辅料的性质； 掌握软饮料中常用辅料的作用及使用方法。
第二章 软饮料常用辅料
食品添加剂：指为改善食品品质和色、香、味以及为防腐、 保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。 软饮料常用辅料主要包括: 甜味剂、酸味剂、香精香料、着色剂、防腐剂、抗氧化剂、 增稠剂、乳化剂、品质改良剂、营养强化剂、凝固剂、疏松剂、 CO2等食品添加剂。 GB 2760-2014 食品安全国家标准－食品添加剂使用标准 作用：增强饮料感官性质，改善饮料风味和口感，防止饮料 腐败变质，改进加工工艺，提高饮料产品质量。
无机合成化学简明教程课后习题参考问题详解
第一章概论1现代无机合成的容和方法与旧时代相比有哪些变化？答：2为什么说无机合成化学往往是一个国家工业发展水平的标志？无机合成化学与国民经济的发展息息相关，在国民经济中占有重要的地位。
工业中广泛使用的三酸两破”，农业生产中必不可少的化肥、农药，基础建设中使用的水泥、玻璃、瓷，涂料工业中使用的大量无机料等无一不与无机合成有关。
这些产品的产量和质量几乎代表着一个国家的工业水平。
3．为什么说合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界、创造社会財富的最有力的手段？答：作为化学学科中当之无愧的核心，合成化学已成为化学家改造世界创造未来最有力的工具。
合成化学领域的每一次进步都会带动产业的一次革命。
发展合成化学，不断创造和开发新的物种，不仅是研究结构、性能及其相互关系，揭示新的规律与原理的基础，也成为推动化学学科与相关学科发展的主要动力。
4您能举出几种由p区元素合成的无机材料吗？碳纳米管、5为什么从某种意义上讲，合成化学的发展史就是化学的发展史？6.无机合成有哪些热点领域？（1）特种结构无机材料的制备（2）软化学合成（3）极端条件下的合成（4）无机功能材料的制备（5）特殊聚集态材料的合成（6）特种功能材料的分子设计（7）仿生合成（8）纳米粉体材料的制备（9）组合化学（10）绿色化学。
7．什么是极端条件下的合成？能否举一例说明。
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。
例如，在模拟宇宙空间的情况下，可能合成出没有位错的高纯度品体。
8查阅文献，找出一例绿色合成原理在无机合成化学中的应用。
9何谓软化学合成方法？与所谓的“硬化学法”相比有什么特点？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应过程。
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.产品具有良好的表面性质和优良的吸放氢性能5.合成方法简单6.有可能降低成本7.为废旧储氢合金的回收再生开辟了新途径第二章低温合成1温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？温度与物性的关系：对于一般液体来说，随着温度降低，密度会逐渐增加。
软化学合成方法
软化学合成方法软化学合成是一种通过化学方法合成材料的技术，其特点在于反应条件较为温和，一般在室温到200°C之间。
此外，软化学合成可以在常压或较低压下进行，无需高压设备，经济实用，因此受到越来越多的关注。
软化学合成方法主要应用于无机材料和复合材料的制备，同时也可用于有机材料和生物材料的制备。
软化学合成的基本原理是在水或有机溶剂中利用化学反应使得原料分子发生断裂、重新组合和生长，最终形成所需物质。
反应中通常运用配位化学的原理，利用金属离子和其它活性基团在反应后与底物发生配位作用，促进反应的进行。
软化学合成方法根据不同的反应机理和化学特性可分为以下几类：1.羟磷灰石方法：羟磷灰石（HA）是一种常见的骨科医用材料，常常用于修复骨折和缺损等。
合成HA的传统方式是通过高温固相反应，但该方法成本高且反应过程难以控制。
软化学合成方法可以通过控制水转化速率，以较低的温度制备HA。
反应中首先形成一种类似HA前驱体的物质，在加入氢氧化钠等碱性物质加速反应后，该物质转化为HA晶体。
2.水热合成法：水热合成法是一种采用水作为反应介质，在高温高压条件下进行反应的方法。
该方法可以用于制备各种金属氧化物、氢氧化物、钙钛矿、复合氧化物等。
水热合成前，底物通常需要通过溶胶-凝胶方法或共混法与适当的配体结合，形成均匀的溶胶体系。
水热反应的机制是在高压条件下，底物之间发生物理和化学变化，形成高度纳米化的颗粒和均匀的纳米晶体。
3.凝胶法：凝胶法是一种可产生微纳米级多孔结构或非晶状态材料的方法，适用于制备各种高纯度氧化物、金属、非金属元素的混合氧化物、硅基化合物等。
凝胶法实际上是一种溶胶-凝胶过程，首先将金属盐、硅源等原料溶解在水/有机溶剂中，形成均匀的溶液，然后加入凝胶剂形成凝胶。
凝胶在干燥和煅烧后形成高度纳米化的粉体材料。
4.微乳液法：微乳液法是一种高度纳米化的液相合成方法，适用于制备具有均匀形貌和粒径分布的无机材料颗粒和复合材料。
化学选修二第二章知识点总结
化学选修二第二章知识点总结一、海水中的重要元素 - 钠和氯。
1. 钠的性质。
- 物理性质。
- 钠是一种银白色金属，质软，密度比水小（0.97g/cm^3），比煤油大，熔点低（97.81^∘C）。
- 化学性质。
- 与非金属反应。
- 与氧气反应：常温下4Na + O_2 = 2Na_2O（白色固体）；加热时2Na+O_2{}Na_2O_2（淡黄色固体）。
- 与水反应。
- 2Na + 2H_2O=2NaOH + H_2↑，现象为钠浮在水面上（密度比水小）、熔成一个闪亮的小球（反应放热，钠熔点低）、在水面上四处游动（产生氢气推动）、发出嘶嘶的响声（反应剧烈）、溶液变红（生成氢氧化钠使酚酞变红）。
- 与酸反应。
- 2Na+2HCl = 2NaCl + H_2↑，钠先与酸中的氢离子反应。
- 与盐溶液反应。
- 如Na与CuSO_4溶液反应：2Na + 2H_2O=2NaOH + H_2↑，2NaOH+CuSO_4 = Cu(OH)_2↓+Na_2SO_4，总反应为2Na +2H_2O+CuSO_4=Cu(OH)_2↓+Na_2SO_4 + H_2↑。
2. 钠的化合物。
- 氧化钠和过氧化钠。
- 氧化钠（Na_2O）- 碱性氧化物，与水反应Na_2O + H_2O = 2NaOH；与二氧化碳反应Na_2O+CO_2 = Na_2CO_3；与酸反应Na_2O + 2HCl = 2NaCl + H_2O。
- 过氧化钠（Na_2O_2）- 与水反应2Na_2O_2+2H_2O = 4NaOH+O_2↑，反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂。
- 与二氧化碳反应2Na_2O_2 + 2CO_2=2Na_2CO_3+O_2，可用于呼吸面具和潜水艇中氧气的来源。
- 碳酸钠和碳酸氢钠。
- 碳酸钠（Na_2CO_3）- 俗名纯碱、苏打。
白色粉末，易溶于水。
- 与酸反应Na_2CO_3+2HCl = 2NaCl + H_2O+CO_2↑（分步反应：Na_2CO_3+HCl = NaHCO_3+NaCl，NaHCO_3+HCl = NaCl + H_2O+CO_2↑）。
第二章2.1醇酸树脂的生产
醇酸漆仍然是重要的涂料品种之一，其 产量约占涂料工业总量的20％～25％。
第一节 醇酸树脂的生产
醇酸树脂的主要原料
多元醇： 二元醇——乙二醇、新戊二醇 三元醇——甘油（丙三醇）、三羟甲基丙烷 四元醇——季戊四醇、伯醇、 仲醇、叔醇 多元酸： 一元酸——松香、苯甲酸、椰子油酸、豆油酸、亚麻油 酸、蓖麻油酸、松浆油酸等。 二元酸——乙二酸、苯二甲酸酐（苯酐）、间苯二甲酸、 顺丁烯二酸酐。 三元酸——苯偏三甲酸酐。 油类： 椰子油、蓖麻油、棉子油、豆油、亚麻油、桐油等。
二、醇酸树脂在涂料中的应用 醇酸树脂的用量占整个合成树脂总量一半以上。可制成清 漆、色漆，工业专用漆和一般通用漆。 1.干性短油度醇酸树脂 油度为30～40%，苯二甲酸酐含量>35% 亚麻油、豆油、脱水蓖麻油、红花油、梓油等制成 漆膜凝聚快，有良好的附着力、耐候性、光泽和保光性 可以用于汽车、玩具、机器部件的面漆和底漆 与脲醛树脂合用，以酸催化干燥作家具漆 2．干性中油度醇酸树脂 油度45～60%，苯二甲酸酐含量为30%～35% 干燥极快，有极好的光泽、耐候性及柔韧性 可制自干或烘干磁漆、清漆、底漆腻子等 用作金属制品装饰漆、机械用漆、建筑用漆、家具漆等。
醇酸树脂
涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性的聚酯树脂称为 醇酸树脂
不饱和聚酯
大分子主链上含有不饱和双键的聚酯
饱和聚酯
其它不含不饱和双键的聚酯
第一节 醇酸树脂的生产
醇酸树脂
优点：漆膜附着力好、光亮、丰满，很好的施工性 缺点：涂膜较软，耐水、耐碱性欠佳 应用：与其他树脂（如硝化棉、氯化橡胶、环氧树脂、 丙烯酸树脂、聚氨脂树脂、氨基树脂）配成多种不同性 能的自干或烘干漆，广泛用于桥梁等建筑物以及机械、 车辆、船舶、飞机、仪表等涂装
无机合成简明教程复习笔记(考研+期末)
无机合成简明教程复习笔记一、第一章●无机合成十大热点/前沿领域1.特种结构无机材料的制备2.软化学合成●硬化学：在超高温、超高压、强辐射、无重力、仿地心、仿宇宙等条件下探索新物质合成●软化学：采取迂回步骤，在较温和条件下实现化学反应过程，以制备相关材料的化学领域●方法：前驱体法、溶胶-凝胶法、溶剂热合成法、插入反应、离子交换过程、熔体（助溶剂）法、酶促合成骨骼和人齿反应、拓扑化学过程及一些电化学过程●特点●不需用高纯金属作原料●制成的合金是具有一定颗粒度的粉末，在使用时无需碾碎●产品本身具有高活性●产品具有良好的表面性质和优良的吸放氢性能●合成方法简单●有可能降低成本●为废旧储氢合金的回收再生开辟了新途径3.极端条件下合成4.杂化材料的制备5.特殊聚集态材料合成6.特种功能材料的分子设计●概念：其指开展特定结构无机化合物或功能无机材料的分子设计、裁剪与分子工程学的研究●步骤：以特定的功能为导向➡️在分子水平上实现结构设计和构建➡️研究分子构建的形成和组装规律➡️对特定性能的材料进行定向合成7.仿生合成●概念：其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科学●仿生膜●选择性通透作用●低能耗、低成本和单极效率高●适合热敏物质分离●应用广泛、装置简单、操作方便、不污染环境8.纳米粉体材料制备●化学制备方法●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●化学沉淀法●化学还原法●溶胶-凝胶法●避免高温引起相分离9.组合化学●其是一门将化学合成、组合理论、计算机辅助设计及机器人结合为一体的技术●基本思想和主要过程●设想和定义●选择相关元素●构建化合物库●并行处理技术●加工过程●高通量分析●将新材料及合成与分析数据送交用户10.绿色合成●方法和实例●热化学循环分解水●水热-溶剂热合成●超临界二氧化碳和成●绿色电解合成●低热固相合成●固相合成四个阶段●扩散●反应●成核●生长●五个特点●具有潜伏期●无化学平衡●拓扑化学控制原理●分步反应●嵌入反应●定义：指在制造和应用化学产品时有效利用原料（最好可再生），消除废物和避免使用有毒的、危险的试剂与溶剂●核心和主要特点（原子经济反应）●无毒无害原料，可再生资源●环境友好产品，回归自然，废物回收利用●无毒无害催化剂●无毒无害溶剂二、第二章●Ellingham 图1.吉布斯-亥姆霍兹方程2.如何理解：设（x,y)（ x,y分别为两种物质），位于金属氧化物线段之下的温度区间，x可用于还原金属氧化物，而本身被还原为y3.应用●古代制铜器●金属锌制备●耦合反应1.概念：原来不能单独自发进行的反应A，在反应B的帮助下合并，合并在一起的总反应可以进行，这种情况称之为耦合反应2.应用实例●单质磷的制备●四氯化钛的制备●氧化法制备硫酸铜●泡佩克斯图1.概念：它是相关电对的电极材料-参加反应各物种浓度-温度-溶液酸度图●电极反应类型●既有氢离子或氢氧根离子参加，又有电子参加，这时的泡佩克斯图为一直线，斜率为（-m/n)*0.059,截距为E池●电极反应只有电子得失，没有氢离子或氢氧根离子参加，其图形为平行于横坐标的直线●电极反应有氢离子或氢氧根离子参加，但没有电子得失，其图形为平行于纵坐标的直线2.性质●直线上方为氧化态的稳定区，下方为还原态的稳定区●直线左边是物种离子的稳定区，右边是沉淀的稳定区3.应用●判断氧化还原反应进行的方向和顺序●对角线规律●两条直线间的距离越大，E池越大，➡️G越负，则反应自发进行的趋势越大●对同时存在的几个反应，氧化还原反应进行的顺序可按直线之间距离的大小排序（从大到小）●确定水的稳定区●如图，凡是泡佩克斯图落在j-k之间的氧化剂或还原剂都不会与水反应●可判断物种在水中存在的区域，或者提供制备的条件●湿法冶金中的应用●在电化学中的应用●热力学相图1.一致熔融化合物2.不一致熔融化合物三、第三章●低温合成1.物态●物质的第四态：等离子态，升高温度（数百万度）●物质的第五态：波色-爱因斯坦凝聚（超导态和超流态），温度低至临界温度2.低温温区划分●普冷区：环境温度到120k●深冷区：120k到绝对零度●普冷与低温的分界线：123k3.低温获得●恒温低温浴●制冷产生低温P78●低温恒温器●储存液化气体装置●高压气体钢瓶●气体钢瓶的颜色●气体钢瓶的安全使用●原因：钢瓶内部填充的气体压力很大，并且有的气体具有可燃性和助燃性，故钢瓶具有一定的易燃易爆性●注意点●气瓶必须连接压力调节器，经降压后，再流出使用●安装调节器，配管一定要用合适的，安装后试接口，不漏气方可使用●保持清洁，防污秽侵入，防漏气●小心使用，不可过度用力●易燃气体钢瓶应装单向阀门，防止回火●避免和电器电线接触，以免产生电弧使气体受热发生危险●瓶内气体不可用尽，即压力表指压不可为0，否则可能混入空气，重装气体时会有危险●气体附近必须有灭火器➡️，且工作场所通风良好4.低温的测量●蒸气压温度计●低温热电偶●低温热电阻温度计5.应用●稀有气体合成●KrF2的低温放电合成● XeO4的低温水解合成●在高氙酸盐中缓慢滴入零下五摄氏度的浓硫酸，生成四氧化氙气体●真空升华得纯品，储存于零下78摄氏度的冷凝容器中●XeF2的低温光化学合成P84●RnF2的光化学合成●金属，非金属同液氨的反应●碱金属及其化合物同液氨的反应●U型汞鼓泡管主要作为液氨蒸发的出口，并在所有的液氨蒸发后，阻止气体进入杜瓦瓶●碱土金属同液氨反应●某些化合物在液氨中的反应●非金属同液氨的反应●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●实验结束时不断的使氢气通过烧瓶，同时使烧瓶中的物质冷却，直至磷完全凝固。
软化学及软化学合成法
软化学及软化学合成法作者：石海信谭铭基黄冬梅来源：《化学教学》2010年第09期摘要:简介了软化学的基本概念,并从化学热力学角度分析软化学反应发生的原因,列举了先驱物法、水热法、溶胶-凝胶法、低热固相反应等几种典型的软化学合成方法。
结果表明,软化学合成法是操作简单、环境友好的合成工艺。
关键词:软化学;先驱物法;水热法;溶胶-凝胶法;低热固相反应文章编号:1005-6629(2010)09-0053-03 中图分类号:TQ031.2 文献标识码:E软化学(soft chemistry)是20世纪70年代初由德国固体化学家舍费尔(H.Schafer)提出来的一种制备无机固体化合物及其材料的温和合成方法。
与在极端条件下如超高压、超高温、超真空、强辐射、冲击波、无重力等进行的硬化学(hard chemistry)相比,软化学无需苛刻条件,可在温和条件下实现化学反应过程,因而易于实现对其化学反应过程、路径和机理的控制,从而可以根据需要控制过程的条件,对产物的组分和结构进行设计,进而达到“剪裁”其理化性质的目的。
正是由于软化学具有对实验设备要求简单和化学上的易控性等特点,使得软化学在材料合成化学的研究领域中占有一席之地。
1软化学的基本概念软化学是指在中低温或溶液中通过一般化学反应制备材料的方法[1]。
各种材料的性质和功能是与其最初的合成或制备过程密切相关的,不同的合成方法和合成路线通过对材料的组成、结构、价态、凝聚态、缺陷等的控制决定了材料的性质和功能。
材料的结构所携带的这种合成基因可通过合成过程中的化学操作来调控。
传统高温固相化学反应合成所得的是热力学稳定的产物,而那些介稳中间物或动力学控制的化合物往往只能在较低温度下存在,它们在高温时分解或重组成热力学稳定产物。
为了得到介稳态固相产物,扩大材料的选择范围,有必要降低固相反应温度。
而温和条件下的合成化学——软化学合成,由于材料形成于相对较低的温度,这样,便有可能在同一材料体系中实现不同类型组分如无机物-有机物、陶瓷-金属、无机物-生物体的复合,也有可能获得一些用高温固相反应与物理方法难以获得的低熵、低焓或低对称性的材料,特别是一些具有特殊结构或形态复合、杂化和低维材料体系。