无机合成制备技术

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无机材料的合成方法

无机材料的合成方法

无机材料的合成方法无机材料的合成方法有多种,下面将详细介绍四种常见的合成方法:1. 燃烧反应法:燃烧反应法是最常见的一种无机材料合成方法。

该方法通常使用氧化物、碳酸盐或硫酸盐等无机物作为原料,并在高温下进行燃烧反应。

这种方法通常需要用到特殊的燃烧设备,如电炉或燃烧炉。

通过控制燃烧反应的温度、气氛和时间等条件,可以得到具有特定形态和结构的无机材料。

例如,氧化铝可以通过铝的燃烧反应,在高温下合成。

2. 沉淀法:沉淀法是一种将溶液中的金属阳离子转化为固体无机材料的方法。

该方法通常通过将金属盐溶液与沉淀剂反应,将金属离子还原成纳米颗粒或晶体结构。

沉淀剂可以是NaCl、NaOH等,通过调整溶液的PH值和温度等条件,可以控制无机材料的粒径和形态。

例如,通过将氯化钠与硝酸钡的溶液反应,可以得到纯净的硫酸钡沉淀。

3. 水热合成法:水热合成法是一种在高压、高温水溶液中合成无机材料的方法。

水热合成法可以控制材料的晶形、晶粒大小和形态等特性,通常用于合成具有特殊形貌和结构的纳米材料。

该方法一般是通过控制反应物的浓度、溶剂的类型和温度等条件,调控材料的合成过程和结果。

例如,通过在水热条件下将氯化钛和氯化铵溶解在水中,可以合成纳米级的四氧化三钛。

4. 气相沉积法:气相沉积法是利用气态前体,在高温和真空条件下合成无机材料。

该方法通常使用金属有机化合物等气态前体,将其通过热解或气相反应转化为纳米颗粒或晶体结构。

气相沉积法可以控制材料的形貌、尺寸和组成等特性,通常用于制备薄膜和纤维等材料。

例如,通过将金属有机化合物混合在惰性气体中,在高温条件下反应,可以制备出金属纳米颗粒。

总之,无机材料的合成方法有燃烧反应法、沉淀法、水热合成法和气相沉积法等多种。

这些方法可以根据材料的需求和应用进行选择,并通过调控反应条件和控制材料特性,实现对无机材料合成的精确控制。

无机化学合成方法

无机化学合成方法

无机化学合成方法无机化学合成方法指的是通过化学反应将原材料转化成所需的无机化合物的方法。

在实验室中,无机化学合成方法是一种常用的手段,广泛应用于材料科学、催化剂制备、功能材料设计等领域。

本文将介绍几种常见的无机化学合成方法。

1. 沉淀法沉淀法是一种常见的无机化学合成方法,通过控制反应条件,使溶液中的溶负离子与溶正离子发生反应生成沉淀。

沉淀法常用于合成无机盐类、氧化物和氢氧化物等无机化合物。

例如,制备氢氧化铜的实验中,可以将铜盐加入氢氧化钠溶液中反应生成深蓝色沉淀。

2. 水热合成法水热合成法是利用高温高压水溶液中的热力学参数,以及水分子的溶剂能力进行合成的方法。

该方法广泛应用于制备陶瓷材料、纳米颗粒、多孔材料等。

水热合成法具有简单、环境友好等优点。

例如,通过水热合成方法可以制备出具有特定形状和尺寸的二氧化钛纳米颗粒。

3. 气相合成法气相合成法是一种将气体反应物在高温条件下进行化学变换的合成方法。

气体反应物经过一系列反应,形成所需的无机化合物。

常见的气相合成方法包括化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)和物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)。

气相合成法广泛应用于薄膜的制备、纤维材料的合成等领域。

4. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将溶液转变为凝胶或固体的合成方法。

通过溶胶-凝胶法可以合成出具有特定形貌、结构和功能的无机材料。

该方法具有制备复杂形态材料的能力,广泛应用于催化剂的制备、光催化材料的合成等。

例如,通过溶胶-凝胶法可以制备出二氧化硅凝胶材料,具有高比表面积和孔隙结构,可用于吸附分离、催化反应等领域。

总结:无机化学合成方法是实验室中常用的方法之一,通过控制反应条件和选择合适的原料,可以合成出各种无机化合物。

本文介绍了沉淀法、水热合成法、气相合成法和溶胶-凝胶法四种常见的无机化学合成方法。

这些方法在材料科学、催化剂制备和功能材料设计等领域具有重要的应用价值。

材料科学中的无机材料合成

材料科学中的无机材料合成

材料科学中的无机材料合成无机材料是一类在材料科学中非常重要的材料,其所具有的特性和性质是有机材料无法替代的。

因此,无机材料的合成及制备技术是材料科学中极为关键的一环。

在无机材料的合成中,合理选择合成方法、控制合成条件、提高材料性能等方面都是需要不断研究和探索的。

一、无机材料合成方法目前,无机材料的合成技术主要包括溶剂法、气相合成法、水热法、溶胶凝胶法、流动化床反应法等多种方法。

这些方法各具优缺点,根据不同的材料需求和具体条件进行选择。

溶剂法是将化学物质溶于溶剂中,通过溶液反应形成无机材料的方法。

常用溶剂有水、有机溶剂等。

此方法对材料的组成、形态、尺寸等控制目标较高,适合于精细结构、复杂形态和定量控制的合成。

但该方法存在很多问题,如需要额外消耗大量能量以获得适合反应的溶剂,产品分离困难,容易产生废水和废气等。

气相合成法是利用气态反应物直接在高温高压下进行反应,形成无机材料的方法。

该方法适合制备较高纯度、均匀粒径的材料,产品纯度高,制备速度快,尤其对轻质材料的制备效果更好。

但该方法也存在诸多问题,如温度、压力、气体流量等多项参数难以优化,流程复杂,设备昂贵等。

水热法是一种高温高压下利用水分子的各种特性进行合成的方法。

在一定温度、压力下,水分子能够形成一定的空间、构型和极性,在此条件下反应的物质形成无机材料。

该方法成本低、操作简单,能够制备出高纯度的复杂无机材料,且不需要额外消耗溶剂,具有良好的环保性。

溶胶凝胶法是利用反应物在溶液中形成胶体或溶胶,经干燥和热处理后形成具有均匀孔径和分散度的粉末材料。

该方法适用于制备薄膜、粉末、微球等,且能够较好地控制材料的形貌、组成和尺寸。

但该方法制备过程中较慢、有很多中间步骤,工艺复杂需仔细控制反应条件。

流动化床反应法是利用气体将微粒物料充分悬浮,形成流化床,通过提高物料与气体的接触性,增加物料的反应能力。

该方法操作简单,反应区的温度均匀,且能够快速合成孔径、孔壁等不同形态的无机材料。

无机合成技术

无机合成技术

无机合成技术无机合成技术是一种重要的化学工艺,它通过人工手段合成无机化合物。

无机合成技术在许多领域中都有广泛的应用,如材料科学、医药化学、能源开发等。

本文将探讨无机合成技术的原理、应用以及未来发展方向。

一、原理介绍无机合成技术是通过组织无机分子之间的反应,生成新的无机化合物。

这种技术涉及到多种化学反应,其中最常见的是还原、氧化、配位以及沉淀反应。

这些反应可以在高温、高压或特定催化剂的存在下进行,以实现无机化合物的合成。

在无机合成技术中,化学反应的条件是至关重要的。

例如,在高温和高压条件下,一些物质的化学性质会发生明显的变化,从而导致新的无机化合物的生成。

此外,选择合适的催化剂也可以促进反应的进行,提高合成效率。

二、应用领域1. 材料科学无机合成技术在材料科学领域中有着广泛的应用。

例如,通过无机合成技术可以合成具有特定功能的纳米材料,如金属纳米颗粒、氧化物纳米线等。

这些纳米材料在光电子学、催化剂和新能源等领域具有重要的应用前景。

2. 医药化学无机合成技术在医药化学中也发挥着重要作用。

通过无机合成技术可以合成具有特定活性的无机化合物,用于制备药物,治疗疾病。

例如,抗癌药物顺铂就是通过无机合成技术合成的。

3. 能源开发无机合成技术在能源开发领域也有着广泛的应用。

例如,通过无机合成技术可以合成高效的催化剂,用于燃料电池和光催化等能源转化过程。

此外,无机合成技术还可以合成新型能源材料,如锂离子电池的正极材料。

三、发展趋势随着科技的不断进步,无机合成技术也在不断发展。

未来,无机合成技术有以下几个发展趋势:1. 绿色合成绿色合成是无机合成技术发展的重要方向之一。

绿色合成是指在无机合成过程中尽可能减少或消除对环境的污染。

例如,采用可再生能源作为能源来源,使用非毒性的催化剂等。

绿色合成的发展将在保护环境的同时提高合成效率。

2. 纳米材料的合成纳米材料的合成将成为无机合成技术的重要研究方向。

纳米材料具有特殊的物理和化学性质,在材料科学、医药化学和能源开发等领域具有广泛的应用前景。

无机化合物的合成和反应

无机化合物的合成和反应

无机化合物的合成和反应无机化合物是由无机元素组成的化合物,与有机化合物相比,无机化合物的结构和性质更加稳定和多样化。

无机化合物的合成和反应是无机化学领域的重要研究内容。

一、无机化合物的合成方法无机化合物的合成方法多种多样,常见的合成方法包括沉淀法、溶液法、气相法、固相法等。

1. 沉淀法沉淀法是通过两种溶液中的离子反应生成沉淀的方法。

例如,当钠离子和氯离子在水溶液中反应时,生成氯化钠沉淀。

这种方法常用于制备无机盐类。

2. 溶液法溶液法是通过溶液中的反应生成目标化合物的方法。

例如,将硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液混合反应,生成氢氧化铜沉淀。

这种方法常用于制备金属氢氧化物。

3. 气相法气相法是通过气体相中的反应生成化合物的方法。

例如,氯气和氢气在高温下反应生成氯化氢气体。

这种方法常用于制备气体化合物。

4. 固相法固相法是通过固体相中的反应生成化合物的方法。

例如,将氧化铝和氯化铝固体混合加热反应,生成氯化铝。

这种方法常用于制备无机陶瓷材料。

二、无机化合物的反应类型无机化合物的反应类型多种多样,包括氧化还原反应、酸碱反应、络合反应等。

1. 氧化还原反应氧化还原反应是指物质失去或获得电子的反应。

例如,金属和非金属元素之间的反应常属于氧化还原反应。

例如,铁和氧气反应生成氧化铁。

2. 酸碱反应酸碱反应是指酸和碱之间的中和反应。

例如,盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水。

这种反应常用于制备无机盐类。

3. 置换反应置换反应是指一个元素取代化合物中的另一个元素的反应。

例如,氯气和溴化钠反应生成氯化钠和溴气。

这种反应常用于制备卤素化合物。

4. 水解反应水解反应是指化合物与水反应生成新的化合物的反应。

例如,氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠。

这种反应常用于制备无机盐类。

三、无机化合物的应用领域无机化合物在生活和工业中有广泛的应用。

例如,氯化钠常用于食盐的制备;氢氧化铝常用于制备陶瓷材料;硫酸铜常用于制备农药等。

此外,无机化合物还广泛应用于电子、能源、材料等领域。

无机材料合成方法

无机材料合成方法

无机材料合成方法无机材料合成方法是研究和制备各种无机材料的关键步骤,它对于材料科学和工程领域的发展起着重要的推动作用。

本文将介绍几种常用的无机材料合成方法,并讨论它们的优缺点以及适用范围。

一、溶液法合成溶液法是最常用的无机材料合成方法之一。

它的基本原理是通过将适量的溶剂中溶解适量的金属离子或化合物,并进行适当的处理,从而得到所需的无机材料。

溶液法具有反应条件温和、操作简单、容易控制产物形态以及适用范围广等优点。

在实际应用中,溶液法合成可以分为沉淀法、水热法和水热合成法等多种方法。

沉淀法是指通过控制反应条件,使溶液中的沉淀物达到一定的固相浓度,然后进行沉淀分离和热处理来制备无机材料。

水热法则是利用高温高压条件下的水热反应来完成材料的合成。

水热合成法则是在水热条件下,将金属离子和有机模板分子共同反应,通过水热合成过程形成无机材料。

尽管溶液法合成具有许多优点,但也存在一些局限性。

比如,溶液法合成的过程中可能产生大量的溶剂废液,处理成本较高。

同时,溶液法合成中产物的纯度和晶型控制也是一个挑战,需要通过优化反应条件来获得所需的材料性质。

二、气相法合成气相法是另一种常用的无机材料合成方法。

它的基本原理是通过将气体或气态前驱物在适当的条件下进行反应,从而制备无机材料。

气相法具有反应速度快、产物纯度高、晶型控制好等优点。

气相法合成常用的方法包括化学气相沉积法、物理气相沉积法和热分解法等。

化学气相沉积法是将气态前驱物通过催化剂的作用在固体表面进行化学反应,生成无机材料。

物理气相沉积法是通过将气态前驱物蒸发,然后在底板上进行凝结,最终形成材料薄膜。

热分解法则是将气态前驱物加热至高温条件下,使其分解生成无机材料。

然而,气相法合成也存在一些问题。

例如,操作条件要求严格,需要高温高压条件下进行反应。

此外,气相法合成的过程中可能产生有毒气体,需要进行有效的排放和处理,以保护环境和人身安全。

三、固相法合成固相法合成是将适量的固体反应物在适当的温度和压力下进行反应,从而制备所需的无机材料。

无机材料的制备方法

无机材料的制备方法

无机材料的制备方法无机材料是指由无机物质制备而成的材料,通常为非金属材料,如陶瓷、玻璃、金属氧化物等。

无机材料具有独特的物理化学性质,广泛应用于能源、电子、医药、环境等领域。

无机材料的制备方法多种多样,可以通过化学法、物理法和生物法等方式进行制备。

一、化学法化学法是制备无机材料最常用的方法之一。

化学法包括溶胶-凝胶法、燃烧法、水热合成法、沉淀法、溶剂热法等多种方法。

1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备无机材料的常用方法。

为了制备溶胶,可以将无机盐溶解在溶剂中,并通过酸碱中和、气泡法等方式加速胶体的形成。

而凝胶的制备则是通过溶胶的凝胶化反应得到的。

最后,经过干燥或煅烧,即可获得无机材料。

2. 燃烧法燃烧法是通过将金属盐和硝酸铵等结合进行燃烧反应来制备无机材料。

该方法具有成本低、操作简单的特点,适用于大规模生产。

3. 水热合成法水热合成法利用高温高压的水溶液环境,在特定条件下通过溶剂的热化学反应制备无机材料。

水热法可以实现无机材料的形貌控制和粒径调控,具有较高的制备效率。

4. 沉淀法沉淀法是通过在溶液中加入沉淀剂,使溶液中的金属离子形成沉淀,进而得到无机材料。

该方法制备简单,适用于制备大量无机材料。

5. 溶剂热法溶剂热法是通过在高温高压的溶剂中,促使激活剂与前驱体反应,从而制备无机材料。

溶剂热法可以控制材料的形貌、尺寸和单晶性能,适用于制备纳米级无机材料。

二、物理法物理法是通过物理手段来制备无机材料,主要包括熔融法、气相沉积法和高能球磨法等。

1. 熔融法熔融法是将材料加热至熔化状态,通过冷却形成无机材料。

该方法适用于高熔点的无机材料,如金属和金属氧化物。

2. 气相沉积法气相沉积法是通过气相反应使气体中的前驱体在基底表面形成无机材料。

常用的气相沉积法有化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD)等。

3. 高能球磨法高能球磨法利用高能球磨机在球磨容器中进行无机材料的制备。

球磨过程中,球磨体与材料之间的碰撞和摩擦产生高能,从而进行化学反应或物理变化。

无机材料的合成方法及性能研究

无机材料的合成方法及性能研究

无机材料的合成方法及性能研究无机材料在现代工业生产、科学研究和医药领域中都具有极为重要的地位。

除了天然矿石等物质外,人们还能通过各种方法制备出不同性质的无机材料。

本文将从无机材料的合成方法及性能研究,介绍几种常用的制备工艺以及材料的基本性质。

一、沉淀法沉淀法是制备无机材料的基础方法之一。

该方法可以使用溶液中的化学反应产生的沉淀来制备所需的材料。

这种方法的优点是操作简单,成本低廉。

同时,也可以通过调节反应条件和沉淀物的形态来控制材料的性质。

例如,可以通过改变沉淀的pH值、温度或添加剂等实现不同晶相、粒径和纯度的材料制备。

二、高温合成法高温合成法是一种通过高温以气相或化学反应产生产生材料的方法。

由于这种方法生产的材料具有高强度、高韧性和高耐热性等特性,而且能够制备出微小纳米晶体,因此被广泛地应用于制备各种高性能材料。

高温固相反应也是一种常用的高温合成法,该方法通常需要通过高温下,将几种化学原料混合在一起,体系中的气相、液相和固相发生反应,最终得到结晶体。

三、气相沉积法气相沉积法是制备无机材料的一种特殊方法。

该方法利用导致气体混合后产生化学反应的加热限制为材料沉积的表面。

这种方法可以制备出高质量、高纯度、高晶化度、高溶解度和均匀厚度的材料。

但是,由于该方法需要高成本的仪器和操作条件,因此只在特定场合使用。

四、等离子体法等离子体法是一种制备薄膜的方法。

该方法基于等离子体技术:通过加热、离子化和高电场等条件,在外界电场作用下将气体转化为高能电探子. 等离子体体系也被广泛研究制备出可用的纳米薄膜。

基于上述制备方法,各种不同类型的无机材料得以产生。

例如,氧化铝、氧化硅、氧化钇、锌氧化物、二氧化钛和氟化硅等常见的材料。

这些材料的特点和应用领域有所差异。

以下简要介绍这些材料的特点及应用:1. 氧化铝氧化铝是常见的无机材料之一。

它是一种不易通电且抗腐蚀性能较好的材料。

由于氧化铝结构紧密,表面平整,因此使用广泛,如制备催化剂、生产电子和气体的隔离膜等。

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1.高温合成(怎么获得高温,电阻发热材料有哪些,测量高温仪器,使用电阻发热体注意事项?)①高温获得的方法电阻炉是最常用的加热炉,优点是设备简单、温度控制精确②几种重要的电阻发热材料 a.石墨发热体:在真空下可以获得相当高的温度(2500℃),但吸附、和周围气体结合形成挥发性物质,使加热物质污染,石墨本身在使用中损耗。

b.金属发热体:在真空和还原性气氛下,钽、钨、钼适用产生高温(1650~1700℃)。

在惰性气氛下钨管的工作温度可达3200℃。

c.氧化物发热体:氧化物发热体是最理想的加热材料,但存在发热体和通电导线连接问题。

③使用电阻发热体注意事项根据不同的需要选择发热体、数目设计电阻炉;氧化物发热体的电阻温度系数是负的;若各发热体并联使用,其中的发热体电阻值不同,电阻稍低的发热体会产生更多热量,被烧毁。

因此,每个发热体尽量分开使用。

例如:高温箱式电阻炉、碳化硅电炉、碳管炉、钨管炉、感应炉、电弧炉④测温仪表的主要类型:接触式:膨胀式温度计:液体、固体;压力表式温度计:充液体、冲气体;热电阻式:铂热、铜热、半导体热敏;热电偶:铂铑-铂、镍铬-镍硅(镍铝)、镍铬-康铜;非接触式:光学高温计、辐射高温计、比色高温计⑤热电偶高温计优缺点及注意事项热电偶高温计:①体积小、重量轻、结构简单、易装配维护、使用方便②热惰性很小、热感度良好③可与被测量物体直接接触,不受环境介质影响,误差可控制在预期范围内④测量范围较广2000℃左右⑤测量信号可远距离传送,能自动记录和集中管理⑥注意环境气氛⑦避免侵蚀、污染和电磁干扰⑧不能在较高温度环境中长时间工作光学高温计:①利用受热体的单波辐射强度随温度升高而增加原理进行高温测量。

②不须与被测物质接触,不影响被测物质的温度场③测量温度高,范围广,700~6000℃④精确度高,±10℃⑤使用简便、测量迅速⑥还原剂的选择:根据G-T图选择还原能力强的金属;容易处理;不能和生成的金属形成合金;可以制得高纯度金属;副产物容易和制备的金属分离;成本尽可能低2.高温下的固相反应固相反应的机制和特点:该反应从热力学角度讲完全可以进行,但实际上在1200℃下几乎不能进行,在1500℃下反应须数天才能完成。

影响该反应的主要因素①反应物固体表面积和反应物间接触面积②生成物相的成核速率③相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速率固相反应合成的几个问题①反应物固体的表面积和接触面积②固体反应物的反应性③固相反应产物的性质3.低温合成与分离低温测量:低温热电偶、电阻温度计、蒸汽压温度计低温控制:恒温冷浴、低温恒温器温度计的选择:测温范围、要求精度、稳定性、热循环重复性、对磁场的敏感度、布线和读数设备等费用4.真空的获得与测量真空获得:①粗真空105~103Pa水泵、机械泵②低真空.103~10-1Pa机械泵、油或机械增压泵、冷凝泵. ③高真空10-1~10-6Pa扩散泵、吸气剂离子泵④超高真空10-6~10-12Pa扩散泵加阱、吸气剂离子泵、涡轮分子泵⑤极高真空 <10-12Pa深冷泵、扩散泵加阱真空测量:测量真空度的量具称为真空计或真空规。

真空规分为两类:1、绝对规:直接测量压强2、相对规:测量与压强有关的物理量,压强刻度需绝对规进行校正常用的真空装置一般包括:真空泵、真空测量和具体的管路、仪器。

真空装置中阀门是必不可少的,其作用是调节气体流量和切断气流通路,选择和配置对系统真空度有直接影响。

5.水热与溶剂热合成概念:水热与溶剂热合成是指在一定温度(100~1000℃)和压强(1~100MPa)条件下利用溶液中物质化学反应所进行的合成。

合成程序:①选择反应物料②确定合成物料的配方③配料程序探索,混合搅拌④装釜,封釜⑤确定反应时间、温度、状态(动或静态)⑥取釜,冷却⑦开釜,取样⑧过滤,干燥⑨分析合成特点:①由于在水热与溶剂条件下反应物反应性能的改变、活性的提高,水热与溶剂热合成方法有可能替代固相反应及难于进行的合成反应,形成一系列新的合成方法。

②由于在水热与溶剂条件下中间态、介稳态和特殊物相易于生成,可合成开发新合成产物。

③能够使低熔点化合物、高蒸汽压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。

④水热与溶剂条件的低温、等压、溶液条件,有利于生长极少缺陷、取向好、完美晶体,合成产物的结晶度高,晶体的粒度易控制。

⑤由于可调节水热与溶剂条件下的环境气氛,有利于低价态、中间价态和特殊价态化合物的生成,能均匀掺杂。

控制系统:温度控制、压力控制、密封控制表征方法:传统的水热或溶剂热反应的表征方法是快速终止反应后,应用光学等物理手段测试体系或产物的变化和结构。

介稳材料的合成(合成介稳材料的方法是水热合成和溶剂热合成)沸石分子筛微孔晶体的应用从传统的催化、吸附、离子交换,向量子电子学、非线性光学、化学选择传感、信息储存与处理、能量储存与交换、环境保护以及生命科学领域扩展。

水热与溶剂热合成技术:高压容器是进行高温高压水热实验的基本设备;在材料上,要求机械强度大、耐高温、耐腐蚀和易加工;在容器设计上,要求结构简单,便于开装和清洗,密封严密,安全可靠。

6.溶剂水的性质(超临界水:超临界温度374℃、超临界压强22.1MP)高温加压下水热反应的特征①使重要的离子间反应加速②水解反应加剧③氧化还原电势明显变化高温高压水热体系水性质①蒸汽压变高②密度变低③表面张力变低④粘度变低⑥离子积变高。

在高温高压水热条件下,常温不溶于水的物质的反应,也可诱发离子反应或促进反应。

反应加剧的原因是水的电离常数的增加。

3.高温高压水的作用:①作为化学组分起化学反应②反应和重排的促进剂③起压力传递介质作用④起低熔点物质的作用⑤提高物质的溶解度⑥无毒⑦有时与容器反应有机溶剂的性质标度有机溶剂为反应提供场所,使反应物溶解或部分溶解,生成溶剂化合物,溶剂化过程影响化学反应速率,在合成体系中改变反应物活性物种在液相中的浓度、解离程度、聚合态分布,从而改变反应过程。

七.石英的压电效应1.压电效应是当某些电介晶体在外力作用下发生形变时,它的某些表面会出现电荷积累2.石英的生长机制①培养基石英溶解:②溶解的SiO2向籽晶上生长:溶质离子的活化NaSi3O7-+H2O=Si3O6-+Na++2OH- NaSi3O5-+H2O=Si2O4-+Na++2OH-生长体表面活性中心的吸引,穿过生长表面的扩散层沉降到石英体表面3.影响石英晶体生长的因素(简答):①温度 dlnv/dT=C/RT2 T↑.V↑②压强:是原始填充度、温度和温差的函数。

提高压强生长速率加快。

填充度↑压强↑V↑③过饱和度v=kvS(矿化剂和水的用量改变)在高温条件下,相应地提高填充度和溶液的碱度可提高晶体的完整度超临界体系中的反应特点及表征:①完全溶解有机物②完全溶解空气或氧气③完全溶解气相反应的产物④对无机物溶解度不高八、溶胶-凝胶合成法溶胶-凝胶合成是近期发展起来的能替代高温固相合成反应制备陶瓷、玻璃和许多固体材料的方法。

溶胶-凝胶法(sol-gel)是以无机盐或金属醇盐作前驱体在液相下均匀混合,并进行水解、缩合反应,形成稳定的溶胶体系,经放置,胶粒间缓慢聚合,形成三维网络结构的凝胶,借助于蒸发或萃取除去其中所含的液体介质。

溶胶—凝胶(sol-gel)合成优点(特点)通过各种反应物溶液的混合,很容易获得需要的均相多组分体系;对材料制备所需温度可大幅度降低,从而能在较温和条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料等功能材料;由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶—凝胶过程能在低温下可控制的进行,因而可制备高纯或超纯物质,且可避免在高温下对反应容器的污染等问题;溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某种技术如喷射、旋涂、浸拉、涅质等制备各种膜、纤维或沉积材料。

2.溶胶凝胶的异同点相同点:溶胶是一种分散体系,它的分散相(胶体质点,颗粒状的胶体质点通常又称为胶体粒子)大小介于溶液与悬浮液的分散相之间,一般在10-9~10-6m内,胶体质点(如高聚物分子)相互联搭形成空间网络状结构,在结构空隙中填满液体(分散介质)。

这样形成的分散系称为凝胶,凝胶是胶体的一种存在形式。

不同点:①溶胶具有良好的流动性,其中的胶体质点是独立的运动单位,可以自由行动;②凝胶的胶体质点相互联结,在整个体系内形成网络结构,液体包在其中,凝胶流动性较差;③凝胶和真正的固体又不完全一样,它由固液两相组成,属于胶体分散体系,其结构强度有限,易遭受变化。

3.溶胶凝胶法-湿化学法-沉降法制备粉体的特点:溶胶凝胶法:①高度的化学均匀性,这是因为溶胶是由溶液制得,交替颗粒间以及胶体颗粒内部化学成分完全一致;②高纯度,同其它化学法一样,过程中无任何机械步骤;③超微尺寸颗粒,胶体颗粒尺寸小于0.1 m;④不仅可以制得复杂组分的氧化物陶瓷粉体,而且可以制备多组分的非氧化物粉体,发展前景良好。

湿化学法:①可以精确控制化学组成;②容易添加微量有效成分,制成多种成分均一的超微粉体;③超微粉体材料表面活性好;④容易控制颗粒的形状和粒度;⑤工业化生产成本低。

沉降法:①通过溶液中的各种化学反应直接得到化学成分均一的超微粉体材料;②容易制备粒度小而且分布均匀的超微粉体材料。

4.制备超细粉体的方法①湿化学方法②共沉淀法③溶剂去除法④醇盐水解法⑤配合物法⑥溶胶—凝胶法目前人们最为关注的是超细(纳米)陶瓷粉体,不论是结构陶瓷还是功能陶瓷,其千变万化的应用领域的开拓和产业化、市场化都在期待着超细(纳米)粉体制备技术的突破。

从提供高质量有望达到低成本的指标而言,最可取的是湿化学法和特殊的气相法,这些方法又称之为软化学法,可概括为:气相法:包括气相合成法、气相热分解法;液相法:包括共沉淀法、均匀沉淀法、溶剂去除法、醇盐水解法、溶胶—凝胶法等。

湿化学法是目前实验室和工业上最为广泛采用的合成超微粉体材料的方法。

它与固相法比较,可以在反应过程中利用多种精制手段;另外,通过所得到的超微沉淀物,很容易制取各种反应活性好的超微粉体材料。

湿化学法的主要特征表现在以下几个方面:可以精确控制化学组成;容易添加微量有效成分,制成多种成分均一的超微粉体;超微粉体材料表面活性好;容易控制颗粒的形状和粒度;工业化生产成本低。

共沉淀法:是在混合的金属盐溶液(含有两种或两种以上的金属离子)中加入合适的沉淀剂,反应生成组成均匀的沉淀、沉淀热分解得到高纯超微粉体材料。

共沉淀法的优点在于:其一是通过溶液中的各种化学反应直接得到化学成分均一的超微粉体材料;其二是容易制备粒度小而且分布均匀的超微粉体材料。

在溶剂去除法中,为了保证溶剂去除过程中溶液的均匀性,溶液被分散成小液滴,以使组分偏析的体积最小。

以上两点非常重要。

因此需要使用喷雾法。

采用喷雾法时、如果没有氧化物成分蒸发,则粒子内各成分的比例与原溶液相同;又因为不产生沉淀,故可以合成复杂的多组分氧化物粉末。

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