软化学合成方法(精选)
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。
软物质的聚合物合成与应用研究
软物质的聚合物合成与应用研究一、引言软物质是一类具有独特性质和广泛应用前景的材料，其在生物医学、材料科学、能源等领域发挥着日益重要的作用。
聚合物作为软物质的重要组成部分，其合成方法和应用研究一直是科学界和工业界关注的焦点。
二、聚合物的合成方法（一）自由基聚合自由基聚合是一种常见的聚合方法，具有反应条件温和、操作简单等优点。
在引发剂的作用下，单体分子产生自由基，进而引发链式聚合反应。
然而，自由基聚合存在着分子量分布较宽、链转移反应等问题，这在一定程度上限制了其应用。
（二）离子聚合离子聚合包括阳离子聚合和阴离子聚合。
与自由基聚合相比，离子聚合具有反应活性高、可控制分子量和分子量分布窄等优点。
但离子聚合对反应条件要求苛刻，如无水无氧环境等，增加了实验操作的难度。
（三）配位聚合配位聚合是通过过渡金属催化剂与单体分子形成配位键，从而引发聚合反应。
这种方法可以制备具有特定结构和性能的聚合物，如立构规整的聚合物。
（四）逐步聚合逐步聚合反应通常是通过官能团之间的反应逐步进行的，如聚酯和聚酰胺的合成。
逐步聚合可以得到高分子量的聚合物，但反应时间较长，且需要严格控制反应条件。
三、聚合物的应用领域（一）生物医学领域在生物医学领域，聚合物被广泛应用于药物输送、组织工程和医疗器械等方面。
例如，可生物降解的聚合物可以作为药物载体，实现药物的控制释放，提高药物的疗效并降低副作用。
此外，具有良好生物相容性的聚合物材料可以用于构建组织工程支架，促进细胞的生长和组织的修复。
（二）材料科学领域聚合物在材料科学领域的应用十分广泛。
高强度的聚合物纤维可以用于制造防弹衣、航空航天部件等；具有特殊光学性能的聚合物可以用于制备光学器件，如液晶显示器；聚合物还可以作为涂料和胶粘剂，改善材料的表面性能和粘接性能。
（三）能源领域在能源领域，聚合物也发挥着重要作用。
聚合物电解质可以用于锂离子电池和燃料电池中，提高电池的性能和安全性；聚合物太阳能电池是一种新型的太阳能转换器件，具有成本低、重量轻、可柔性制备等优点，具有广阔的应用前景。
无机合成化学第四章软化学和绿色化学合成方法
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。 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1～1000nm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。
凝胶与沉淀反应，在结构方面有着很大区别，因而它们 的性能也不一样。从宏观比较，凝胶属半固态物质，沉淀属 固态物质。
4.3.1 溶胶－凝胶法的过程
用制备所需的各液体化学品（或将固体化学品溶于溶 剂）为原料，在液相下将这些原料均匀混合，经过水解、 缩合的化学反应，形成稳定的透明溶胶体系。溶胶经陈 化,胶粒间缓慢聚合,形成凝胶。凝胶经过低温干燥、脱去 其溶剂而成为具有多孔空间结构的干凝胶或气凝胶。最 后，经过烧结、固化，制备出致密的氧化物材料。
第四章 软化学和绿色合成方法
4.1 概述 4.2 先驱物法 4.3 溶胶－凝胶法 4.4 低热固相反应 4.5 水热法 4.6 流变相反应法
4.1 概述
硬化学
通常把在超高压、超高温、超真空、强辐射、 冲击波、无重力等极端条件下进行的反应称为硬 化学反应。
软化学
将在较温和条件下进行的反应如先驱物法、 水热法、溶胶凝胶法、局部化学反应、流变相反 应、低热固相反应等称之为软化学方法。
4.4.1 概述
研究对象 固体物质的制备、结构、性质及应用。
• 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
软物质的合成方法与应用研究
软物质的合成方法与应用研究软物质这玩意儿，听起来好像挺高深莫测的，但其实在咱们的日常生活中无处不在。
今天咱们就来好好唠唠软物质的合成方法以及它们那些让人惊叹的应用。
先来说说合成方法吧。
就像做菜一样，合成软物质也有各种“菜谱”。
比如说自组装法，这就像是一堆小零件自己找到了最合适的位置，然后组合成了一个完整的东西。
举个例子哈，我之前在实验室里做实验，就观察到一些纳米粒子，它们在特定的溶液环境中，自己就慢慢聚集在一起，形成了有规律的结构。
那场景，就像是一群小朋友在操场上自觉地排好了队，特别神奇！还有模板合成法，这就好比是按照一个模具来塑造形状。
比如说，我们想合成一种特定形状的纳米管，就可以用一个已经存在的纳米孔作为模板，让材料在里面生长，最后得到我们想要的形状。
我记得有一次实验，为了找到最合适的模板，我可是费了好大的劲儿，尝试了各种材料，最后终于成功的时候，那种成就感，简直爆棚！接下来说说软物质的应用，那可真是五花八门。
在医药领域，软物质可以被制成智能药物载体。
想象一下，这些小小的载体就像是一个个精准的快递员，能把药物准确地送到病变部位，而且还能控制药物的释放速度。
我有个朋友的亲戚得了癌症，医生就给他用了一种基于软物质的新型药物载体，效果那是相当不错，病情得到了很好的控制。
在材料科学方面，软物质能让我们拥有更厉害的涂料和润滑剂。
比如说，有一种软物质涂料，涂在汽车表面，不仅能让车子闪闪发亮，还能提高抗划伤的能力。
我有次在路上看到一辆车，那漆面简直跟镜子一样，后来一打听，原来就是用了这种新型的软物质涂料。
在电子领域，软物质也大显身手。
像是柔性显示屏，那可真是让人眼前一亮。
可以随意弯曲折叠，不像传统的显示屏那么死板。
我去参加一个科技展会的时候，就看到了一款用软物质制成的柔性显示屏，展示效果超级棒，画面清晰又逼真。
总之，软物质的合成方法和应用研究就像是一个充满惊喜的宝藏，每一次的探索都能带来新的发现和突破。
相信在未来，软物质会给我们的生活带来更多意想不到的改变，让我们一起期待吧！。
合成化学第四章
2.
特点
⑴ 替代固相及难于进行的反应，产生一系列新的合成方法。 ⑵ 特种介稳结构、特种凝聚态产物
⑶ 能使低熔点、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在低温条件下晶化 生成。
⑷ 利于生长极少缺陷、取向好且晶形完美的晶体，产物结晶度高，晶体粒度易控制。 ⑸ 利于低价态、中间价态与特殊价态及特殊物相化合物生成，并能均匀掺杂。
4.
煅烧过程
将干凝胶在选定温度下恒温处理以得到致密的产品。
Mn+ + nH2O → M(OH)n + nH+
无机途径是无机盐为水解原料，向溶液中加入碱液（如氨水）使得反应平衡向 右移动，逐渐形成M(OH)n沉淀，沉淀物经水洗、过滤并分散于强酸溶液中得 到稳定的溶胶。溶胶经加热脱水等方式处理得到凝胶，再经干燥和焙烧后形 成金属氧化物粉体。
8. ������ ������ 水热离子交换反应： 水热离子交换反应指在水热条件下，利用离子之间的交换发生的反应。 例如，沸石阳离子交换；硬水的软化、长石中的离子交换；高岭石、白云 母、温石绵的OH-交换为F-, Cl-,OH-, CO32-, SO42-等
9.
������ ������
水热萃取反应
组合方法, 如电化学水热法和微波水热合成方法等多方法的组合合成
这两种方法是近年来新发展出的水热合成法。前者将水热法与电场相结合， 而后者用微波加热水热反应体系。
1. 2.
§ 4.3.3 水热合成应用
高温高压水热体系两高三低：
⑴ 蒸气压变高 ⑵ 离子积变高 ⑶ 密度降低 ⑷ 表面张力降低 ⑸ 黏度降低
第四章：软化学合成法
§ 4.1 软化学合成概述
1.
第四章软化学绿色化学1
H2O H2O Fe3+ H2O H2O H2O OH OH H2O
H2O H2O Fe3+ H2O H2O
亲核取代
19
羟桥聚合(pH梯度，浓度，加料方式，温度等因素影 梯度，浓度，加料方式， 羟桥聚合 梯度 响水解聚合的速度) 响水解聚合的速度 2Fe(H2O)5(OH)
2+ 4+
= [Fe(H2O)4(OH) (OH)(H2O)4Fe]
能相互位移， 整个胶体溶液体系失去流动 能相互位移， 变成半刚性的固相体系，称为凝胶体. 性，变成半刚性的固相体系，称为凝胶体. sol到 的过程称为凝胶作用 凝胶作用(gelation) 由sol到gel 的过程称为凝胶作用(gelation)
• Gel = porous, three-dimensional, continuous
H H RO H M R HO H M OH + ROH M
MOR +
O
O
O
H
金属有机分子除烷氧基化合物外， 金属有机分子除烷氧基化合物外，也可以是烷基氯 化物、乙酸盐等. 化物、乙酸盐等
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聚合反应 MOH + MOR = MOH →MOR = ROH→MOM = ROH + MOM 除了上述烷氧基化作用外，聚合过程中，还 除了上述烷氧基化作用外，聚合过程中， 烷氧基化作用外 氧桥合作用和羟桥合作用发生 作用和羟桥合作用发生。 有氧桥合作用和羟桥合作用发生。
5
Pechini Method
• Zinc- antimony spinels (Zn7Sb2O12) were
synthesized by the Pechini method and the cation Zn2+ was substituted by Co2+, taking into consideration the stoichiometry of CoxZn7-xSb2O12 (x = 0 - 7).
软化学和绿色合成方法
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。
• 应用：具有不同特性的氧化物型薄膜，如V2O5, TiO2, MoO3, WO3, ZrO2, Nb2O3等。
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
原料成本较高 缺 存在残留小孔洞 点 较长的反应时间
有机溶剂的危害性
无机金属盐的水解：
当阳离子M2+溶解在纯水中则发生如下溶剂化反应：
这种溶剂化作用导致部分共价键的形成, 所以水分子变 得更为酸性。 按电荷迁移大小，溶剂化分子发生如下变化(水解作用)：
在通常的水溶液中，金属离子可能有三种配体， 即水(H2O)，羟基(OH)和氧基(＝O)。
5.2 溶胶－凝胶法 (sol-gel)
• 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。是热力学不稳定而动力学稳定 的体系。
• 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。
化（XRD、中子衍射、DTG-TG） • 反应中官能团及键性质的变化（红外、拉曼） • 固态物体的核磁共振谱测定M-O结构状态
溶胶－凝胶法应用
溶胶－凝胶法应用（1）
• 铝胶制备及化学机理
• 铝盐溶液中，铝离子呈水合状态，即[Al(H2O)6] 3+。氢离子 释放出来—水解反应 [Al(H2O)6] 3+ = [Al(OH)(H2O)5] 2+ + H+ [Al(OH)(H2O)5] 2+ = [Al(OH)2(H2O)4] + + H+ [Al(OH)2(H2O)4] + = [Al(OH)3(H2O)3]0 + H+
材料工程中的软化学方法总结
材料工程中的软化学方法总结材料工程中的软化学方法总结本学期学习了《材料工程中的软化学方法》这门课，对材料制备中软化学方法有了全面的认识，也对阅读文献的方法有了很好的掌握，同时也对相关方法的具体方法有了一定了解。
课程结束，谨以此篇小论文来谈谈我的收获与体会。
一、收获与“成长”简单的说，软化学方法就是在比较温和的反应条件下，进行化学合成的一系列方法。
该方法有一下几个特点：<1>无需苛刻条件，可在温和条件下进行；<3>可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”的目的。
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。
软化学合成法可得到：<2>可能在同一材料体系中实现不同类型组分的复合（无机物-有机物、陶瓷-金属、无机物-生物体）；自组装技术、化学气相沉积法等。
对于以上方法，老师均作了详细地讲解，同学们也讲解了与相应方法相关的文献。
对我而言，对溶胶-凝胶法、化学气相沉积、自组装技术最为了解，下面详细评述一下这三种方法。
溶胶－凝胶法，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。
（基本过程：在液相下将原料均匀混合→水解→ 缩合(缩聚) → 稳定的透明溶胶液体系→陈化（胶粒间逐渐聚合）→凝胶→低温干燥→干凝胶或气凝胶（具有多孔空间结构）→烧结、固化→致密的氧化物材料。
）应用于制备具有不同特性的氧化物型薄膜，如V2O5,TiO2,MoO3, WO3, ZrO2, Nb2O3等。
这种软化学方法有很多无法取代的作用，如起始原料是分子级的能制备较均匀的材料，可以得到较高的纯度，组成成分较好控制可降低程序中的温度，具有流变特性可用于不同用途产品的制备，可以控制孔隙度，容易制备各种形状等。