第二章 气体和溶剂.docx

一章1、气体除杂净化的主要对象：除去液雾和固体颗粒、干燥、除氧、除氮2、吸附剂由于作用不同分类： 物理吸附、化学吸附、功能机吸附3、分子筛的定义：分子筛是具有均一微孔结构，而能将不同大小分子分离或选择性大小的固体吸附剂或催化剂，是一种结晶型的含水硅铝酸盐。俗称“泡沸石”。4、分子筛在空气装置中的应用： 1）用于净化空气2）制取富氧空气3）用于纯化空气5、选择吸附剂做干燥剂时应考虑的因素：1）干燥剂的吸附容量，吸附容量越大越好。2）吸附效率，吸附效率愈快愈好。3）残留水的蒸汽压，吸附平衡后残留水的蒸汽压愈小愈好。4）干燥剂的再生，干燥剂越易再生成本越低。6、质子惰性溶剂分类：1）惰性溶剂，基本上不溶化不自电离2）偶合质子惰性溶剂，极性高但电离程度不大3）两性溶剂，极性强能电离的溶剂4）无机分子溶剂，不接受质子也不自电离。（如so2、N2o4）二章7、化学气相沉积法的几种方法：1) 高压化学气相沉积法2) 低压化学气相沉积法3) 等离子化学气相沉积法4) 激光化学气相沉积法5) 金属有机化合物化学气相沉积法6) 高温化学气相沉积法7) 中温化学气相沉积法8) 低温化学气相沉积法8、化学气相沉积法的几种反应类型：1) 热分解反应2) 化学合成反应3) 化学运输反应4) 等离子体增强的反应5) 其他能源增强反应9、等离子体增强反应沉积的优缺点：1) 优点：基本温度低、沉积速率快、成膜质量好、针孔较少不易龟 裂。2) 缺点：设备投资大，成本高，气体纯度要求高。 涂层过程中噪音大，强光辐射，有害气体、金属对人体有害。 对小针孔内表面难以涂层。10、电阻炉中常用的发热体： 金属发热体、碳素材料发热体、碳化硅发热体11、影响高温固相反应速度的因素：1) 反应物固体的表面积和反应物间的接触面积2) 生成物相的成核速度3) 相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速度12、高温还原反应中，金属还原法还原剂的选择时应考虑因素： 还原能力强、不与被还原金属生成合金、得到的金属纯度高、容易分离、成本低廉、容易处理。13、低温合成的方式：1) 液氨中的合成：金属同液氨的反应、化合物在液氨中的反应、 非金属同液氨的反应、NaNH2的合成2) 低温下稀有气体化合物的合成：低温下的放电合成、低温下水解合成、低温下光化学合成14、低温下的分级冷凝1) 定义：低温下的分级冷凝是让一个气体混合物通过不同低温的 冷阱，由于气体的沸点不同，就分别冷凝在不同低温的冷阱内，从而达到分离的目的。2) 需要注意的是：混合气体通过冷阱时速度不能太快，会影响分离速度。原因是：第一，低挥发组分在阱里不可能彻底冷凝下来，有可能被高挥发组分带走。因此高挥发组分中含有一部分低挥发组分；第二，由于系统中的压力相当高，高挥发组分有可能部分的地被冷凝到冷阱中，因此低挥发组分可能含有高挥发组分。 混合气体通过冷阱时速度不能太慢，冷阱中低挥发组分中的冷凝物要蒸发。因此易挥发组分中可能含有低挥发组分。15、在合成金刚石工业化生产过程中，使高压合成腔达到高温的方式有： 直接加热、间接加热、半间接加热16、人造金刚石合成机理的主要论点：1) 溶剂论。其认为所用金属起着溶剂的作用。2) 纯催化论。其认为熔融的金属原子进入石墨层状晶格中间且与石墨碳原子形成价键较弱的夹层化合物。3) 催化溶剂论。其认为高温高压下熔融的金属起着溶解石墨的作用，同时还起着催化作用。4) 固体转化论。认为石墨和金刚石结构相似，石墨晶体无需断键，只需简单地形变就有石墨转变为金刚石。17、表征真空泵工作特性的参数：极限压强、抽气速率、最大入口压强、最大反压强、真空产生率、压缩比18、阱的类型 机械阱、冷凝阱、热电阱、离子阱、吸附阱19、需要高压手段进行合成的几种情况：1) 在大气压条件下不能生长出满意的晶体，2) 要求有特殊的晶型结构3) 晶体生长需要高的蒸汽压4) 生长合成的物质在大气压下或熔点以下会发生分解5) 在常压条件下不能发生化学反应而只有在高温条件下才能发生化学反应6) 要求有某些高压条件下才能出现的高价态（或低价态）以及其他特殊的电子态7) 要求默写高压条件下才能出现的特殊性能等情况。第二章 气体和溶剂1、按照吸附作用力不同将吸附分为：物理吸附；化学吸附；功能基吸附。2、气体除杂净化的主要对象: a、除去液雾和固体颗粒让气体通过一个装有玻璃纤维、碎玻璃管或多孔性滤纸的装置，是实验室中除去气体中的液雾和固体颗粒的最简单有效的方法。事实上，发生气体时，如果在气体进入合成体系之前就通过除去液雾和固体颗粒的装置会更合理。 b、干燥 两条途径：一是让气体通过低温冷阱，使气体中的水分冷冻下来，以达到除去水分的目的，二是让气体通过干燥剂，将水分除去。 气体干燥剂的类型：一类是可同气体中的水分发生化学反应的干燥剂，如P2O5等，另一类是可吸附气体中水分的干燥剂，也称吸附剂，如硅胶、分子筛。3、选择吸附剂做干燥剂应考虑的因素：干燥剂的吸附容量，干燥剂的吸附容量愈大愈好；吸附速率，吸附速率愈快愈好；残留水的蒸汽压，吸附平衡后残留水的蒸汽压俞小俞好；干燥剂的再生，干燥剂越易再生成本越低。 采用干燥剂的程序是首先选择廉价、脱水量大的干燥剂进行粗脱，其次选择残留水蒸汽压低的干燥剂进行细脱。4、分子筛是具有均一微孔结构而能将不同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化剂，是一种结晶型的含水硅铝酸盐，俗称泡沸石。5、分子筛在空分装置中的应用： 用于净化空气在高压、中压、空分装置上采用分子筛的吸附器。可同时清除加工空气中的水分、CO2和乙炔，大大简化了工艺流程，造作简便，净除效率高，采用5A和BX两种分子筛，常温中压、常温高压下，5A分子筛的水分吸附一般为1%-3%。 制取富氧空气利用分子筛的选择吸附性质，5A分子筛在低压1-4大气压，低温-30-50下，吸附空气流中的N2，可获得纯度为80%以上的富氧空气。 用于纯化气体用5A、4A分子筛在低温下（-130）脱除粗氩中的O、N，可将浓度为94%的粗氩提纯到99.9%精氩，又如用4A、5A分子筛净除纯度为99.7%的电解氢中所含的微量水分及氧等杂质，制取纯氢气。6、质子惰性溶剂分类：惰性溶剂；偶极质子惰性溶剂；两性溶剂；无机分子溶剂。第三章 经典合成方法1、化学气相沉积法的反应类型：热分解反应、化学合成反应、化学输运反应、等离子体增强的反应沉积、其他能源增强的反应沉积。第四章 软化学和绿色合成方法1、先驱物法(前驱体法或初产物法等)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。先驱物法的特点：混合的均一化程度高；阳离子的摩尔比准确；反应温度低。先驱物法的局限性:两种反应物在水中溶解度相差很大；生成物不是以相同的速度产生结晶；常生成过饱和溶液。2、拓扑化学反应，又叫局部规整反应，指在一些无机固体化学反应中，产物的结构与反应物的结构存在一定关联，化学反应在保持一定晶体结构下进行。3、水热法在高温高压下反应特征：使复杂离子间的反应加速；使水解反应加剧；使其氧化还原电势发生明显变化。 水热法按反应温度分类可分为：低温水热法（100以下）；中温水热法（100300）；高温高压水热法（300以上，0.3GPa）。4、水晶合成的步骤：把SiO2原料浸在碱溶液中，将温度加热到350400，此时水压可达0.12GPa（1032104大气压）这时原料SiO2溶解，水晶析出。水晶的生长速度和质量受下列因素影响：(1)碱溶液的种类（NaOH、Na2CO3）、浓度及原料的填充度。矿化剂一般浓度为1.01.2mol/L(NaOH)填充度80%85%.(2)生产区的温度330350.（3）生产区与溶解区的温度差2080（4）挡板的开孔度（5）籽晶的结晶方向第五章 特殊合成方法1、电解液组成必须符合的要求： 欲得金属的离子浓度在电解过程中保持恒定；电导性能好；具有适于在阴极析出金属的PH值；能出现金属收率好的电沉积状态；尽可能少地减少有毒或有害气体的。2、熔盐的特性：高温离子熔盐对其他物质具有非凡的熔解能力，一些矿石、难熔氧化物、高温难熔物质，可望在熔盐中进行处理。熔盐中的离子浓度高，粘度低，扩散快，导电率大，从而使高温化学反应过程中传质、传热速率快，效率高。电极界面间的交换电流高。常用熔盐作溶剂，用于电解制备金属（水溶液中，电解无法得到）。大多数熔盐在一定为温度范围内，具有良好的热稳定性。熔盐的热容量大，贮热和导热性能好，可用作蓄热剂、载热剂和冷却剂。熔盐耐辐射，在核工业中受到重视和广泛应用。3、熔盐在无机合成中的应用:合成新材料；非金属元素F2、B、Si的制取；在熔盐中合成氟化物；合成非常规价态化合物。4、微波烧结或微波燃烧合成是用微波辐射来代替传统的热源，均匀混合的物料或预先压制成型的料坯通过自身对微波的能量的吸收或耗散达到一定高的温度，从而引发燃烧反应或完成烧结过程。第六章 极端条件下的合成化学1、等离子体的特性主要表现为：具有高导电性，与外电场、外磁场或电磁辐射场发生强烈的相互作用；能借助于自洽场而在其粒子间产生一种特殊的集体相互作用；具有弹性，在等离子体内可传播各种振荡波。2、离子束合成法与溅射合成法的区别（不同点）： 溅射合成技术中的靶载有待汽化的源物质（经溅射出来而汽化），而离子束合成中的靶既是离子束轰击的目标，又是另一个被汽化的气态物质的宿居地。溅射法中靶上的溅射是所期望的效应，离子束法有可能产生的溅射则是要克服的损失。溅射法的产物只沉积在基底表面，离子束法的源物质（有时亦包括离子束中的离子、产物）可进入基底靶体的内层，并能改变靶材的微观结构和组成。离子束合成不受热力学条件和常规反应的限制，载能离子束轰击过程中能有效地改变靶材表层乃至深层的化学组成、几何构型和电子结构，可产生极高的冷却速率（104K/s），从而获得平衡相化合物及其过饱和固溶体、晶体、非晶态或亚稳态物相。第七章 单晶生长1、良好的助溶剂的选择： 对晶体材料应具有足够强的溶解能力，在生长温度范围内，溶解度要有足够大的变化，以便获得足够高的晶体产量。应具有尽可能小的粘滞性，以便得到较快的溶质扩散速度和较高的晶体生长速度。应具有尽可能低的熔点和尽可能高的沸点，以便选择方便的和较宽的生长温度范围。应具有尽可能小的挥发性（助溶剂蒸发法除外）、腐蚀性和毒性：不伤害坩埚材料，如铂金。应易溶于对晶体无腐蚀作用的溶剂中，如水、酸、碱等，以便容易将晶体自助溶剂中分离出来。2、助溶剂法晶体生长的优点： 三维成核要求的过饱和度一般都比较大，晶体生长阶段所需要的过饱和度也比较高，晶体生长阶段一般遵从螺型位错生长机构，或通过顶角和晶棱成核，由于助溶剂粘滞度比水溶液大得多，边界层较厚，晶体生成速度主要受溶质穿过边界层的扩散过程限制，热量输运对晶体生长的影响可忽略。3、再结晶法（固-固生长法）的类型：烧结；应变退火法；形变生长；退玻璃化法；脱溶生长。第八章 典型无机材料到的合成1、浆料成型是指在粉料中加入适量的水或有机液体以及少量的电解质形成相对稳定的悬浮液，将悬浮液注入石膏模中，让石膏模吸去水分，达到成型的目的。 浆料成型的要求：粉浆有良好的流动性，足够小的粘度，以便倾注；当粉浆中的固液比发生某种程度的变化时，其粘度变化要小，以便在浇注空心件时，容易倾除模内剩余的浆液；良好的悬浮性，足够的稳定性，以便粉浆可以贮存一定的时间，同事在大批量浇注时，前后粉浆性能一致；粉浆中水分被石膏吸收的速度要适当，以便控制空心坯件否认壁厚和防止坯件开裂；干燥后坯件易于与模壁脱开，以便脱模；脱模后的坯件必须有足够的强度和尽可能大的密度。浆料成型的工艺方法：空心注浆、实心注浆、压力注浆、离心注浆、真空注浆和流延成型等。2、熔体冷却法是通过熔融达到物质长程无序的结果，通过冷却形成非晶态物质。3、配合物的桥联聚合反应主要有四大类： 配体