低温合成与分离

1、低温合成技术,无机合成化学,一、低温的概念与定义,1、低温的定义？ 1） 低温物理学：150, 123K以下的温度。 2） 低温是： 低于液氮温度（77K）； 低于液氦温度（4.2K）（超低温） 3） 制冷技术： 120K以上，普冷； 1200.3K，深冷（又称低温）； 0.3K以下，极低温。,2、材料在低温下会发生什么变化？ 1）机械性能：低温脆化 2）热学性质：固体比热容在某些温度下会突变 3）电学性质：金属的导电性明显提高，而半导体的导电性则大大降低低温超导（高温超导） 4）磁学性质：在足够低的温度下，原则上所有顺磁物质均可表现出铁磁性或反铁磁性；非金属材料在低温下也能表现出磁性，但在温

2、度超过一定限度时就会失去磁性。目前，临界温度最高的非金属磁体在-230左右,3、为什么要获得低温？ （1）大量气态、易挥发或对水、氧、热等敏感的无机化合物的合成及相关反应只能在低温条件下进行。 （2）利用低温下材料的特性、低温现象。 1）低温脆化制药、 液氮低温加工橡胶品 2）低温超导磁悬浮列车 3）生物冷冻“冷刀”、“生物冷冻” （3）气体的液化和分离：通过降温产生物态变化，可以使气体液化、混合气体分离。 （4）超低温条件能促进化学反应的进行,二、 低温的获得,、低温的获得途径： 1、相变制冷 2、热电制冷 3、气体绝热膨胀 4、绝热去磁,请在此输入您的文本。请在此输入您的文本。,相变制冷,

3、相变过程中，由于物质分子的重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量潜热。,固体熔化制冷,、低温源,1）水冷浴自来水冷却 室温12，流动的水； 12 0，加入冰块 冰盐体系（最常用）(固体熔化制冷) 适用温度：0 -25,1、低温冷浴,干冰(固体升华制冷) 原理：干冰的升华温度为-78.3，干冰的导热性不好 液态空气（-193186）(液体气化制冷) 低沸点液体,2 非水冷浴,三、 低温的测量,常用测量温度计 1、蒸汽压温度计（-200600）： 液体的蒸汽压随温度变化，通过测量蒸汽压知道其温度。 2、低温热电偶（-2002000） ： 与高温热电偶不同处： 1）丝径更细，满足低温下漏热

4、少； 2）焊接点要能承受低温，不脱离。,3、低温电阻温度计（-258900） 制作电阻温度计时，应选用电阻比较大、性能稳定、物理及金属复制性能好的材料，最好选用电阻与温度间具有线性关系的材料。常用的有铂电阻温度计、锗电阻温度计、碳电阻温度计、铑铁电阻温度计等。 4、红外辐射温度计（503200） 非接触式，适用浴腐蚀性环境、运动物体的温度测量。但精确度低，因为低温辐射能量低，而且发射的常常是波长较长的红外线。,例：甲硅烷(SiH4)的合成 制备SiH4最古的方法是用稀盐酸处理硅化镁，如以Si02为起始原料，则反应式为: Si02 +MgMg2Si Mg2Si +HCl SiH4 （一196 ）

5、 注意：用此方法合成的SiH4 ，常含有乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷以及其它高纯硅烷，为得到纯SiH4分须进行分离。 SiH4用一196 (戊烷作冷媒)的捕集器收取。,（1）半导体材料气体化合物的合成,四、低温合成实例,（2）低温合成超微粒子,金属超微粒子的合成，通常采用金属蒸气法，即把反应体系(真空罩)抽成真空，根据金属活泼性的不同选择通入几至几百torr的N2、He、Ne、Ar等不活泼性气体。用电阻、高频、电弧等离子体、激光、溅射、电子束等加热金属，使之熔融气化，金属原子或原子团在低温的不活泼性气体中骤冷成烟状，烟粒子附着在器壁上，渐渐落到基板上，即可得金属超微粒子。用此方法现已合成Ni、Pt、W