无机功能材料习题及答案2

2013级《无机功能材料》期中考试试卷B1.物理气相沉积简写为CVD。例如：真空蒸发、溅射、离子镀等都属于物理气相沉积。2.简述水热与溶剂热反应中晶体生长的特点。答：晶体生长具有如下一些特点：(1)在籽晶或稳定的核上的沉积速率随过饱和或过冷度而增加，搅拌会加速沉积。不易形成大的单晶，除非在非常小的过饱和或过冷条件下进行；(2)在同样条件下，晶体的各个面常常以不同速率生长，高指数表面生长更快并倾向于消失。晶体的习性依赖这种效应并为被优先吸附在确定晶面上的杂质如染料所影响，从而减低了这些面上的生长速率(3)晶化反应速率整体上是增加的，在各面上的不同增长速率倾向于消失；(4)缺陷表面的生长比无缺陷的光滑平面快；(5)在特定表面上无缺陷生长的最大速率随着表面积的增加而降低。此种性质对在适当的时间内无缺陷单晶的生长大小提出了限制。3.简述化学气相沉积的特点？答：①保形性：沉积反应如在气固界面上发生，则沉淀物在原固态底基物上包覆一层，不改变原固体底基物的形状……为精细的工艺技术②得到单一的无机合成物质，并以此作为原材料，制备出更多的产品，如超纯多晶硅材料的制备③特定形状的游离沉积物器具:如果采用的某种基底材料，在沉积物达到一定厚度以后，很容易与基底分离，这样就可以得到各种特定形状的游离沉积物器具。碳化硅器皿和金刚石薄膜部件均可以用这种方式制造④沉积生成晶体或细粉状的物质:可以用来生产超微粉体，在特定的工艺条件下，甚至可以生产纳米级的微细粉末。4.列举以Si（OC2H5)4为原料，采用溶胶凝胶法制备二氧化硅纳米材料中所涉及到的化学反应。答：5.列举影响胶束形态的因素。答：1）具有单链憎水基和较大极性基的分子或离子容易形成球状胶束；2）具有单链憎水基和较小极性基的分子或离子容易形成棒状胶束。3）对于离子型活性剂，加入反离子将促使棒状胶束形成；4）具有较小极性基的分子或离子容易形成层状胶束。6.列举乳液法制备粉体材料的反应机理。答：反应机理：（1）共混法-融合反应机理将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。水核半径是固定的，水核内粒子尺寸得到了控制（2）一种反应物增溶在水核内，另一种以水溶液形式与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长；产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。（3）一种反应物增溶在水核内，另一种为气体（如O2，NH3，CO2）将气体通往液相中，充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒。7.在pH=2时，形成h=6的母体[WO2(OH)2]0。概述以其出发制备WO32H2O层状化合物的过程。答：在pH=2时，形成h=6的母体[WO2(OH)2]0。当加入亲核试剂时，则发生从四配位向六配位的转变(δ(W)=+0.64)。h=6时，母体是酸性的：Wδ+OOHOHH2Oδ-OOδ-OOHOHOH2HOWHOHδ+Hδ-对于W，其中一个水分子发生解离作用，因此形成n=6的母体[WO(OH)4(OH2)]0，这些母体以羟桥方式聚合成层结构，这些层之间形成氢键而产生层状化合物WO3·2H2O和WO3·H2O8.在溶胶凝胶的合成方法中，聚合反应的方式有哪两种？各自的要求是？9.简述溶胶—凝胶合成法的特点。答：与传统方法比，特点如下：①通过各种反应物溶液的混合，很容易获得需要的均相多组分体系②对材料制备所需温度可大幅度降低，从而能在较温和的条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料、多孔材料等功能材料…节能③溶胶的前驱体可以提纯，溶胶-凝胶过程能在低温下可控制进行，因而可制备高纯或超纯物质，且可避免在高温下对反应容器的污染等问题…降低成本④溶胶或凝胶的流变性质有利于通过喷射、旋涂、浸拉、浸渍等技术方法制备各种膜、纤维或沉积材料…有利于制备特种聚集态的物质与共沉淀技术、电子束沉积、溅射和激光蒸发方法相比溶胶——凝胶法特点：1.方法简单2.相对花费低3.利用该方法的流变特性可将产品制成性能良好的膜等10.简述水热与溶剂热合成化学特点？列举4种水热与溶剂热的反应类型？答：1水热与溶剂热合成化学特点：①水热与溶剂热条件下反应物反应性能的改变、活性提高，水热与溶剂热合成方法有可能代替固相反应以及难于进行的合成反应，并产生一系列新的合成方法②水热与溶剂热条件下中间态、介稳态以及特殊物相，特殊价态化合物易于生成、产物的稳定性高③能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成④水热与溶剂热的低温、等压、溶液条件，有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，且合成产物结晶度高、以及易于控制产物晶体的粒度⑤由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛，因而有利于均匀地进行掺杂2水热与溶剂热反应化学类型：合成反应、热处理反应、转晶反应、离子交换反应、单晶培育、脱水反应、分解反应、提取反应、氧化反应、沉淀反应、晶化反应、水解反应、烧结反应、反应烧结、水热热压反应11.在水解体系中，金属离子的常见配体有？若N为以共价键方式与阳离子MZ+键合的水crⅠⅢⅡ分子数目（配位数），则其粗略分子式可记为？答：水（OH2）、羟基（-OH）、氧基（＝O）若N为以共价键方式与阳离子Mz+键合的水分子数目（配位数），则其粗略分子式可记为：[MONH2N-h]（Z-h）+式中h定义为水解摩尔比12.水热反应或溶剂热反应定义。列举3种水热反应或溶剂热反应制备的材料。答：高温高压水溶液或其他有机溶剂有关的反应称为水热反应或溶剂热反应合成功能材料：无机晶体材料（水晶单晶）沸石分子筛介孔材料半导体材料纳米材料等13.解释什么是仿生，其研究内容包含哪两个方面？各举一个例子加以说明。答：1.仿生(biomimetics):指模仿或利用生物体结构，生化功能和生化过程的技术2.研究内容分为两方面：一是采用生物矿化的原理制作优异的材料二是采用其他的方法制作类似生物矿物结构的材料14.画图，描述溶液表面张力的三种类型，并举例说明。答：Ⅰ如矿泉水，井水，无机盐溶液等Ⅱ溶质为可溶性有机化合物：醇、醛、酸、酯Ⅲ溶质为表面活性剂15.解释临界胶束浓度，并画出在该条件下表面活性剂在水溶液中的存在方式。答：临界胶束浓度(CMC)：表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度。