材料合成与制备期末复习题

材料合成与制备期末复习题第零章绪论程;材料，但材料制备还包括在更为宏观的尺度上掌握材料的3.材料合成与制备的最终目标是:制造高性能、高质量的材料以满4.材料合成与制备的进展方向:材料的高性能化、复合化、功能化、低维化、低本钱化、绿色化;:(1)能量因素;(2)系统的6.隔离系统总是自发的向着熵值增加的方向进展。7.论述反响速率的影响因素:浓度对反响速率的影响:对于可逆反响，增加反响物浓度可以使平衡向产物方向移动，因此，提高反响状况来掌握反响物的配比;温度对反响速率的影响:就吸热，上升温度有利于反响向吸热方向进展，不利于放热影响反响速率。实际生产中，要综合考虑单位实际内的产量和转化率同时进展;溶剂等对反响速率的影响:溶剂在反响中的作用:一是供给反响的场所，二生成不稳定的溶剂化物，可使反响的活化能降低，加快反响速率;假设生成稳定的溶剂化物，则使反响活化能上升，降低反响速率;假设生成物与溶剂分子生成溶剂化物，不管它是否稳定，都会使反响速率加快。第一章溶胶-凝胶法是具有液体特征的胶体体系，是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地进展布朗运动的体系。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。溶胶,凝胶法:就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些固化制备出分子乃至纳米亚构造的材料。粒子间的两个力:(1)颗粒间的范德华力;(2)双电层静电排斥能5.增加粒子间能垒通常有三个根本途径:(1)使胶粒带外表电荷;(2);(3)利用溶剂化效应。6.由溶胶制备凝胶的具体方法:胶。(3)、将适量的电解质参加胶粒亲水性较强的憎液型溶胶，即可形成凝胶。)、利用化学反响产生不溶物，并掌握反响条件可得凝胶。(47.溶胶—凝胶合成方法的适用范围:(5)超细粉体材料8(溶胶,凝胶合成生产工艺种类pH入电解质使粒含量较高添加剂之间薄膜和，蒸发溶剂使粒子形成凝胶度较弱的密集粒子由前驱体得刚形成的凝薄膜无机溶液体积完全一3.粉末成的参数,凝胶而变化4.凝胶透亮1.由氢键连接络合反响导致的络合物构成凝纤维形成中可能会溶解3.凝胶透亮9.溶胶-凝胶合成工艺设备:(1)有恒温加热的搅拌器;(2)真空枯燥箱;(3)10.溶胶-凝胶合成材料的根本过程:(1)溶液,溶胶化;(2)凝胶化,成型(3)固化处理(1)超细粉和溶液机械混合形成胶液)金属无机化合物或金属醇盐水解(2(3)金属有机化合物水解pH时间等。前驱体原料的选择:金属无机盐作为溶胶-凝胶合成反响的原料具有价格低廉的特别优点，可以用作产业化生产的原材料;(2)水解度的影响;(3)催化剂的影响;(6)络合剂的使用。(1)—气凝胶;(2)—Al2O3(3)相互聚构造成的纳米多孔网络固态非晶材料。酸盐在加热过程中发生氧化复原反响，燃需燃烧物的材料的合成工艺。其次章水热与溶剂热合成1.水热法:是指在特制的密闭反响器(反响釜)中，反响体系中产生高压环境而进展无机合成与材料制备的一种有效方法。还是传递压力的媒介。水热合成技术最大的缺点是:反映周期长。溶剂热法:实在水热法的根底上进展起来的一种的材料制备方法，江水热料，如?,?族半导体化合物、氮化物、硫族化合物、型磷(砷)酸盐分子筛三维骨4.与水热法相比，溶剂热法具有以下优点:水中氧的污染;非水溶剂的承受使得溶剂热法可选择原料的范围大大扩大，同时，非水溶剂在亚临界或超临界状态下独特的物理化学性质极大地扩大了所能制备的目标产物的范围;水热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶;且不受破坏，同时，有机溶剂官能团和反响物或产物作用，生成某些型在催化和储能方面有潜在应用的材料;配位络合作用、热稳定性等，为我们从反响热力学和动力学的角度去生疏化学反响的实质与晶体生长的特性，供给了争论线索。5.水热法根本原理:水热法常用氧化物或者氢氧化物或凝胶体作为前驱物，以肯定的填充比进入高形成更稳定的相。差，即反响向吉布斯焓减小的方向进展。种“溶解-结晶”机理来解释，水热反响的微观机理是急需解决的问题。同时，反响过程中的有关矿化剂的作用，中间产物对产物的影响等也不格外清楚。水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型:“均匀溶液饱和析出”机制由于水热反响温度和体系压力的上升，溶质在溶液中溶解度降低并到达饱和，析出晶核，最终长大成晶粒。“溶解-结晶”机制中选用的前驱体是在常温常压下不行溶的固体粉末、凝胶或成晶粒;“结晶”是指当水热介质中溶质的浓度高于晶粒的成核所需要的过饱和度时，体系内发生晶粒的成核和生长，随着结晶过程前驱物将完全溶解，生成相应的晶粒。“原位结晶”机制晶相的溶解度相差不是很大时，或者“溶解-结晶”的动力学速度过慢，则前驱物可以经过脱去羟基(或脱水)，原子原位重排而转变为结晶态。陷”这四者关系的争论。将水热条件下纳米晶粒的形成过程可分为三个阶段:生长基元与晶核的形成生长基元在固-液生长界面上的吸附与运动成核理论晶体生长理论:步骤:基元的形成。(3)基元在界面的运动。6.溶剂热根本原理水热与溶剂热合成化学有如下特点:在水热与溶剂热条件下，反响物性能的转变，活性的提高，使其不但可以等;在水热与溶剂热法条件下，存在着溶液的快速对流与溶质的有效集中，且进展掺杂以及易于掌握产物晶体的粒度;由于水热与溶剂热合成始终在密闭高压釜中进展，可通过掌握反响气氛(溶开发出一系列介稳构造、特种分散态与聚拢态的物质;，尽可能削减环境污染;热力学争论合成化学问题;成材料的物理性质之间的桥梁。7.水热与溶剂热合成方法的适用范围(1)微孔材料(3)制备薄膜(4)低温生长单晶第三章电解合成电解合成的特点:优点:在电解中调整电极电位，能供给高电子转移的功能，这种功转变电极反响速度;掌握电极电位和选择适当的电极、溶剂等方法，使反响按人很多特定价态的化合物，这是任何其它方法不能比较的;电化学反响所用的氧化剂或复原剂是靠电极上失电子或得电收率和纯度都较高的产品。对环境污染少。电化学过程的电参数(电流、电压)便于数据采集、过程自大、电解槽构造简单、电极活性物质的寿命短、生产治理和技术水平要求高。1cm2，1cm3.不管强、弱电解质，浓度增大时，电导率均呈现先增加后降低的趋势。电动势的大小与温度、压力、浓度以及热力学状态函数等因素有关。电位序有较大的有用意义:由电位序可知，在标准状况下氢前面的金属都是的金属从盐溶液中置换出来;可计算由任何两组金属组成的电池的电动势。发生反响物价态的增加即氧化反响，这个金属电极即为阳极。在与电源负端属电极即为负极。:(1)浓差过电位;(2)电阻过电位;(3)活化过电位电解过程大致可分为以下三类:2+(1)Ni+2e=Ni(镀2+Cu(粗铜)=Cu+2e(铜电解精炼的阴极过程);2+(2)2H+2e=H2-2Cl=Cl+2e;2MnO+e?MnO449.电解合成的适用范围在水溶液、非水溶剂和熔融盐中，通过电氧化或电复原过程可以合成出多种类(1)融盐以制备金属、某些合金和镀层;(2)通过电化学氧化过程制备最高价和特别高价的化合物;(3)含中间价态或特别低价元素化合物的合成;(5)非金属元素间化合物的形成;(6)化物。10.电解合成设备系叫电解炉。仪表、电流测量仪表。几个重要的电解合成术语)电流效率(,);(2)电能耗;(3)电能效率(,);(4)时空产率(1各步，其中电解合成是最重要的步骤。(1)含有肯定(2)电导性能好;(4)能消灭金属收率好的电沉积状态;14.熔盐特性高温离子熔盐对其它物质具有非凡的溶解力量:一些用一般湿化法不能进展进展处理。过程中传质、传热、传能速率快、效率高。金属/i01-10A/cm2过程引起的活化过电位和集中过(4)常用熔盐作为溶剂，用于电解制备金属等。100?,1100?3.8)。(7)某些熔盐耐辐射;(8)熔盐的腐蚀性较强。阳极效应是指:端电压急剧上升，电流则猛烈下降，同时，电解质与电极之花放电的光圈。应用举例1.氯碱生产;2(熔盐电解制备铝;3.第四章化学气相沉积化学气相沉积:乃是通过化学反响的方式，利用加热、等离子鼓励火光辐射反响形成固态沉积物的技术。和耐腐蚀性;他还可以赐予材料某些功能特性，包括光、电、磁、热、声等各种物理和化学性能。化学气相沉积法的概念:化学气相沉积简洁来说就是两种或两种以上的气态原材料导入到一个反响室内，然后他们相互之间发生化学反响，形成一种的材上形成薄膜、晶须和晶粒，在气体中形成粒子。根本要求:(1)而易于挥发成蒸汽的液态或活固态物质，且有很高的纯度;2挥发而留在气相排出或易于分别;(3)反响易于掌握。化学气相沉积法的原理:是通过化学反响的方式，利用加热等离子鼓励火光化学反响形成固态沉积物的技术。化学气相沉积反响技术的反响原理:CVD材料的强度条件下，赐予材料外表一些特别的性能。用于化学气相沉积技术的通反响类型通常有如下五种:(1)热分解反响;原理:是最简洁的沉积反响。利用热沉积反响沉积材料一般在简洁的单温区炉反响气态源物质使其发生热分解，最终在衬底上沉积出所需的固态原料。热分解法可应用于制备金属、半导体以及绝缘材料等。(2)氧化复原反响沉积;化学合成反响沉积;化学输运反响沉积;等离子体增加的反响沉积。化学气相沉积法合成生产的工艺种类包含的系统:及工艺掌握系统等。1.定向凝固:在凝固过程中承受强制手段，在凝固金属和凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，获得具有特定取向柱状晶的技术。2.定向凝固技术的工艺参数:凝固过程中固液界面前沿液相中的温度梯度GL;R;GL/R3.定向凝固根本原理:即利用晶体的生长方向与热流方向平行且相反的自然规律在铸型中建立特定方向的温度梯4.传统定向凝固技术:(1)发热剂法;(2)功率降低法(PD);(3)高(快)速凝固法(HRS);(4)液态金属冷却法(LMC);(5)流态床冷却法(FBQ•1.固相反响:广义:指由固态物质参与的反响。狭义:有固体物质直接参与的反响，它既包括固-固反响，也包括固-气反响和固-液反响。2.(1)低热固相反响(反响温度,100?C);(2)中热固相反响(100?C,反响温度,600?C);(3)高热固相反响(反响温度,600?C).3.20世纪90年月中期，Kaupp等通过原子力显微镜观看有机固相反响，提出4.19885.低热固相合成影响因素分析:固体构造对其反响性的影响;固体的Tammann温度对其反响性的影响;反响温度对低温固相合成的影响;外力作用对固相反响的影响;颗粒尺寸影响;杂质的影响;固体缺陷的影响;第七章热压烧结1.2.烧结过程可以分为两大类:(1)不加压烧结;(2)加压烧结3.热压烧结的原理:固体粉末烧结的过程和特点增加比等来表征。依据其变化特点来划分烧结阶段:(1)本征过剩外表能驱动力的外表能为Ep，烧结成一个致密的立方体后的外表能为Ed，无视形成晶界能量的消耗，则本征驱动力为:,E,E,EPdγsv(J/m2)，粉末比外表d(g/cm3)，则有:2/3，，W,,m，,,,E,WS6,,,,SVmpd,,,,，，2/3W,,m6WS,,,,mpd,,由于，则可近似为,,,,WSsvmp式关系:DV,13，，2aDv——体积集中系数，cm2/s;2a——粉末粒度，μm例如，Dv10-12cm2/s，1μmDv10-14cm2/s)假设要充分地烧结致密化就要求0.5μmDv瓷则须细粉末才能获得好的烧结结果，这与烧结阅历是完全吻合的。Laplace除了松散烧结(也称重力烧结)之外，粉末总是在被压制成某种外形的压坯后再存在着“空隙”或称孔洞;系统外表的削减。自由能的降低主要是通过孔洞的收缩来实现的。7-2Kuczynski，定义为颈(neck)。不加压固相烧结空洞外形变化示意:;LaplaceYoung外表为例，给出了外表的曲率半径、外表张力和外表所受的应力差值。,,11,,,,，,,,,RR12,,对于一个球形孔洞，R1=R2，GibbsLaplace7.3ρR1R2，Laplace