无机精细化工工艺学复习V1.1

1、无机精细化工工艺学复习1.精细化学品与专用化学品的区别：精细化学品多为单一化合物，可以用化学式表示其成分，而专用化学品很少是单一化合物，常常是若干化学品组成的复合物，通常不能用化学式表示组成。精细化学品一般为非最终使用性产品，用途较广，而专用化学品的加工度更高，为最终使用产品，用途较窄。精细化学品大体是用一种方法或类似方法制造的，不同企业的产品基本上没有差别；而专业化学品的制造各生产企业则互不相同，产品有差别，甚至可完全不同。精细化学品是按其所含的化学成分来销售的，而专业化学品是按其功能销售的。精细化学品的生命期相对较长，而专业化学品的生命期短，产品更新很快。专业化学品的附加价值率高，利润率高

2、，技术秘密性更强，更需要依靠专利保护或对关键技术更加保密。2. 精细化学品一般特点：具有特定功能，专用性强而通用性弱；小批量、多品种；技术密集度高，产品更新换代快，技术专利性强；大量采用复配技术；附加价值高。3.用作新材料的无机精细化工品一般具有不燃、耐候、轻质、高强、高硬、抗氧化、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦以及一系列特殊的光、电、声、热、等特殊功能，从而成为微电子、激光、遥感、航天航空、新能源、新材料以及海洋工程和生物工程等高新技术得以迅猛发展的前提和物质保证。4.纳米材料是指尺度为 1100nm 的超微粒经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体。纳米材料可划分为两个层次：一是纳米微粒；二是纳米固体（

3、包括薄膜）。纳米材料可以是金属、陶瓷或半导体。5.纳米材料的特性：尺寸效应当超微粒子尺寸与传导电子德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附近原子密度减小，导致光吸收、磁性、内压、热阻、化学活性、催化活性及熔点与普通粒子不同。界面与表面效应纳米粒子由于尺寸小，表面积大，导致位于表面的原子占有极大的比例。这些表面原子一遇到其他原子便很快相结合，使其稳定化，这是纳米微粒活化也是其不稳定的根本原因。这种表面原子活性就是表面效应。量子尺寸效应从一个超微粒子取走和放入一个电子都是十分困难的久保的纳米粒子电中性模型。当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级由准连续变为离散能级

4、的现象称为量子尺寸效应。宏观量子隧道效应纳米粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。一些宏观量，如微粒的磁化强度、量子相干器中的磁通量及电荷等亦有隧道效应，这种穿越宏观势垒而产生的变化称为宏观量子隧道效应（MQT）。宏观物理性能：高强度和高韧性高热膨胀系数、高比热容和低熔点奇特磁性奇特的吸波性高扩散性- 1 -5.抑制凝聚的方法 利用双电层利用凝胶网络利用防护试剂（排斥力，空间位阻）6.Kelvin 公式 lnp0=2lgMM 为液体的相对分子质量 为液体的密度prRT rr 为液滴的半径 lg 液气两相的界面张力7.润湿作用： 润湿是指固体表面上一种流体取代另一种与之不相容的流体的过程。润湿过程

5、 （沾湿、浸湿、铺展）接触角与润湿方程 接触角是在固、液、气三相交界处，自固液界面内部到气体界面的夹角，以 表示。在平衡条件下 G=0，sgsl=lgcos（杨氏方程）毛细管中的液体 将毛细管插入液体中，会有液体在管中上升或下降的现象。 = 2gR =8.表面张力 =22cosgR 为液面曲面半径 r 为毛细管半径 R=r/cos（ 为润湿角）9.固体表面的吸附作用，就其作用力的本质来区分为物理吸附和化学吸附。10.表面活性剂的定义 是一种能大大降低溶剂的表面张力，改变体系表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、气泡和消炮以及增溶等一系列作用的化学药品。11.胶束的结构、形态和大

6、小胶束的结构 胶束的基本结构包括内核和外层。在水溶液中胶束的内核由彼此结合的疏水基构成，形成胶束水溶液中的非极性微区。胶束内核与溶液之间为水化的表面活性剂极性基构成的外层 胶束的形态 胶束有不同的形态：球状、椭球状、扁球状、棒状、层状等胶束的大小胶束大小的量度是胶束聚集数 n，即缔合成一个胶束的表面活性剂分子（或离子）平均数。常用光散射方法测定胶束聚集数。12.总结电解质溶液对固-液界面双电层的影响：增加溶液中“电位（势）决定离子” 的浓度，将使固体（胶粒）表面电荷和表面电位增加，将扩展双电层。增加溶液中的表面惰性电解质（与表面只有静电作用，没有其他作用）的浓度，将起压缩双电层的作用使双电层厚

7、度 -1 减小。当浓度达到一定程度时 -1 减薄到零，则 电位降为零，将促使带电粒子聚沉。当电解质浓度达到某一定数值时，扩散层中的反离子全部压入吸附层内，胶粒处于等电状态， 电位为零，胶体的稳定性最低。如果加入的电解质过量，特别是一些高价离子，则不仅扩散层反离子全部进入吸附层，而且一部分电解质离子也因被胶粒强烈地吸引而进入吸附层，这使胶粒又带电，但电性和原来的相反这种现象称为“再带电”。显然，再带电的结果使 电位反号。电解质对溶胶稳定性的影响不仅取决于浓度，而且还与离子价有关，在相同浓度时，离子价越高，聚沉能力越大，“聚沉值”愈小。所谓聚沉值是指能引起某溶胶发生明显聚沉所需外加电解质的最小浓度

8、（mm/L），或称为临界聚沉浓度。根据 DLVO 理论（将在下一节介绍）可导出“聚沉值”与溶液中反离子的价的六次方成反比变化。相同价数离子的聚沉能力也不相同，例如具有相同阴离子的各种阳离子，其对负电性溶胶的聚沉能力为 H+>Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+ Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+显然，这种顺序与离子的水化半径有关，Li+的半径最小，水化能力最强，水化半径最大，故其聚沉能力最小。具有相同阳离子的各种阴离子，其对正电性溶胶的聚沉能力为- 2 -在此附带说明，除了电解质引起溶胶聚沉外，还有两种带相反电荷的溶胶混合时，也发生来沉，这叫

9、做相互聚沉现象。然而，与电解质的聚沉作用不同之处在于两种溶胶用量比较产格，仅在这两种溶胶的数量达到某一比例时才发生完全聚沉，否则可能不发生聚沉或聚沉不完全。产生相互聚沉的原因是可以把胶体粒子看成一个大的离子，两种电荷相反的胶体相互吸引，使电荷中和后降低了 电位，所产生的结果与加入电解质相似。根据 Stern 模型，若加大溶液中特性离子浓度，可以改变 电位，有可能使其改变符号（特性吸附是吸附异电子）或使其高于表面电位 0（特性吸附同电离子）。13.溶胶-凝胶法 以无机物或金属醇盐作前驱物溶于溶剂中（水或有机溶剂）形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚成 1nm 左右粒子并组成

10、溶胶，后者经蒸发干燥转变为凝胶。此法称为溶胶-凝胶法。14.正硅酸乙酯的水解-缩聚反应醇聚合水聚合15.生物矿化 4 个阶段：有机大分子预组织。界面分子识别生长调制细胞加工16.微乳液定义：微乳液是两种不互溶液体形成的热力学稳定的、各向同行的、外观透明或半透明的分散体系，微观上由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴所构成。微乳液有 O/W（水包油）型和 W/O（油包水）型。17.微乳液与普通乳状液根本区别：普通乳状液是热力学不稳定系，分散相质点大，不均匀，外观不透明，靠表面活性剂或其他乳化剂维持动态稳定；微乳液是热力学稳定体系，分散相质点很小，外观透明或几乎透明，经高速离心分离不发生分

11、层现象。18.水核内超细颗粒的形成机理：A + B C + D直接加入法渗透反应机理首先制备 A 的 W/O 微乳液，记为 E（A），再向 E（A）中加入反应物 B，B 在反相微乳液体相中扩散，透过表面活性剂膜层向胶束中渗透，A、B在“水池”中混合，并在胶束中进行反应此时反应物的渗透扩散为控制过程。共混法融合反应机理 混合含有相同水油比的两种反相微乳液 E（A）和 E（B），两种胶束通过碰撞、融合、分离、重组等过程，使反应物 A、B 在胶束中相互交换、传递及混合反应在胶束中进行，并成核、长大，最后得到纳米微粒。反应物的加入可分为连续和间歇两种。因为反应发生在混合过程中，所以反应由混合过程控制。

12、19.微波水解法制备超细 TiO2 粉体 其工艺是将偏钛酸用 H2SO4 溶解，然后用 NH4OH 中和至 ph=5，过滤，滤饼用去离子水洗净，然后用稀 HCl、HNO3、H2SO4 分别溶解洗净的滤饼，配置成一定浓度和酸度的钛溶液，一分为二。一份用传统的搅拌在 AGK 磁力搅拌加热器中进行反应，升温至沸腾，恒温 100min、冷却、抽滤、干燥。另一份放入微波炉中加热进行反应，沸腾后恒温 100min、冷却、抽滤，两个样品一起在 830煅烧 1h。试验结果表明：在微波炉加热下，由于钛溶液在很短时间内快速升温，使 Ti4+水解形成晶核在瞬间萌发，并迅速水解。反应没有诱导期，避免了多次成核，因此生

13、成的粒子细小而均匀，粒径约在 34m，而传统加热水解法获得的粒径约在 310m 之间。- 3 -20.微粉或称超细粉一般是粒径在 100.1m 范围的多颗粒集合体，微粉的制备可采用由大到小微细化，即大块物料破碎成小块的粉碎法和由小到大，即由原子、分子聚集起来的构筑法两条途径。具体来讲有机械粉碎、气相沉淀、液相沉淀等方法。气相法固相法微粉制备工艺液相法低压气体中蒸发（气体冷凝）法流动液面上真空蒸发发溅射法化学气相沉淀法等离子体法化学气相运输（转移）反应法高温固相合成法自蔓延燃烧合成法低温燃烧合成法机械合金化技术室温和低热温度固相反应合成法冲击波化学法均相沉淀法共沉淀法沉淀法化合物沉淀法草酸盐沉淀

14、-热分解法熔盐法水热氧化法水热沉淀法水热晶化法水热法水热合成法水热脱水法水热阳极氧化法胶溶法（相转移法）相转变法气溶胶（气相水解）法胶体法喷雾热解法包裹沉淀法无机工艺溶胶-凝胶法醇盐工艺微乳液法硬脂酸凝胶法微波合成法21.化学气相沉积是指用气体原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等固体材料的工艺过程。它作为超细颗粒的合成具有多功能性、产品高纯性、工艺可控性和过程连续性等优点。22.碳纳米管的制备石墨电弧法、化学催化热分解（CVD）法目前较为成熟的、有望实现大规模生产碳纳米管的方法取少量催化剂粉末均匀分布在石英舟底部，将石英舟放置在电热炉的恒温区，在氮气的保护下加温，氮气的流量在 150mL/min。当温度升到反应温度时，停止氮气，通入乙醇蒸气，乙醇蒸气的流量通过调节乙醇蒸发炉的温度加以控制，反应 15min 后，停止乙醇蒸气，在氮气保护下降温- 4 -23.等离子态物质的这一新的存在形式是经气体电离产生的由大量带电粒子（离子、电子）和中性粒子（原子、分子）所组成的体系，因总的正、负电荷数相等，故称为等离子体。继固、液、气三态之后列为物质的第四态等离子态。24.固相反应的特征分类：一种固态物质的反应，如固体物质的热解、聚合单一固相内部的缺陷平衡固态和气态物质参加的反应固态与液态物质间的