中山大学无机材料合成考点

无机材料合成红色为复习课说的重点（有些没中），黄色为考了的一、绪论1.1ppt编号01011.1.1材料演变：石、铜、铁、硅、碳；1.1.2材料的分类：无机非金属材料（传统无机非金属材料平【硅酸盐材料】、新型无机非金属材料【半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等】）、金属材料【金属、合金】、高分子材料【塑料、合成橡胶、合成纤维】；碳的异构体维数0123C60C纳米管、金属氧化物纳米棒石墨石墨烯金刚石Sp2Sp2Sp2Sp3导体、半导体导体绝缘、半导体1.1.3一些规律水热合成中介质的影响酸碱性tiocl2+baoh2酸tio2碱BATI03固相反应中，A+B→中间产物→产物baco3+tio2=ba2tio4=batio31.1.4TiO2了解基本信息（三种形态：锐钛矿、板钛矿、金红石）；1.1.5顺逆磁性与半导体。1.2ppt编号01021.2.1固相合成：热分解反应热重分析T与m差热分析T与焓比较脱水反应、脱碳酸气反应、固固反应；1.2.2影响固相合成的因素：温度（热力学G，动力学双向，加速）、压力（针对气相）、颗粒度（表面积接触面积）、泰曼温度、热历史和活性（晶型缺陷）；1.2.3液相沉淀：论述对比这几种沉淀法直接沉淀法局部过饱和，不均匀共沉淀法：使多种金属离子同时均匀沉淀阳离子溶液慢慢加入到过量的沉淀剂中，并进行搅拌，使所有沉淀离子的浓度大大超过沉淀的平衡浓度，尽量使各组分按比例同时沉淀出来，从而得到较均匀的沉淀物。ZR02+Y2O3共沉淀中，单相沉淀法：阳离子符合沉淀比的单相前驱体均相沉淀法：如M+与OH-沉淀，放入M+和尿素（预沉淀剂），慢热放出OH-。S2-用硫脲沉淀几乎处于平衡状态，沉淀能在整个溶液中均匀出现水解沉淀法二、溶胶凝胶2.1ppt编号02012.1.1溶液、溶胶、凝胶概念的区别；1nm~100nm形成溶胶两条件：分散相溶解度小，有稳定剂防止聚沉2.1.2胶体的基本现象：光散射丁达尔效应2.1.3水解与缩聚的基本理论与过程；（只出了填空前驱物（盐or金属醇盐）溶于溶剂形成均匀溶液溶质与溶剂发生水解or醇解生成物聚集成1nm左右的胶粒，组成溶胶蒸发干燥，颗粒长大相互碰撞连结变成凝胶（大粒子簇）2.1.4等电点粒子电性迁移为零，两性离子正负电荷数值相等QnX的含义；Q[SI04}4-四面体，n为每一四面体上桥氧离子数，X为硅原子数2.1.5Ostward熟化比表面积大的界面能高，所以有曲率变小的趋势，较小颗粒消溶而较大颗粒继续长大因而颗粒平均尺寸增大，这样降低了平均界面能2.1.6凝胶化过程缩聚反应形成的聚合物或粒子聚集体长大为小粒子簇，后者在相互碰撞下，连结成为大粒子簇，充满整个容器就可称为凝胶2.2ppt编号02022.2.1金属醇盐命名低级醇盐：醇金属，NaOEtAl(OPri)3电负性＜2乙醇钠异丙醇铝金属酸酯：Si(OEt)4正硅酸乙酯B(OMe)3硼酸三甲酯电负性(≈)2有时还用(电负性＜2)：Ti(OEt)4钛酸乙酯乙醇钛缔合度2.2.2控制水解：①使用合适的化学计量配比以内的水量以控制水解的程度②合适的工艺，控制醇盐的水解，缩聚程度，可制得预期结构的材料。同一金属不同醇基，或同一醇基不同金属加料步骤，顺序；选择反应活性相近的醇；使用多核金属醇盐水热法定义封闭体系，一定温度压力，水或其他溶剂中，原始混合物进行的化学反应特征：使复杂离子间的反应加速使水解反应加剧使氧化还原电势明显变化BATI03的三种制备水热法，温和条件工业：BACO3+TIO2=BATI03共沉淀法三、反胶束微乳液3.1ppt编号03013.1.1基本概念头亲水尾憎水（考了几种表活的名字，SIS，十六烷基三甲基***是阴or阳离子表面活性剂AOT二（2-乙基己基）磺基琥珀酸钠，一头二尾甘油磷脂酸：SDS十二烷基磺酸钠3.1.3反胶束团结构表活溶于有机相，头朝内尾朝外，中间水核水/表活浓度大则半径变大，w=10为反胶团，10为微乳液最终得到的颗粒粒径将受水核大小的控制。水核中超细微粒形成机制：1混合两个分别溶有反应物的反胶团，半径固定，发生物质交换2反应物一种增溶于水核，一种溶于水溶液，水相中反应物穿过微乳液界面进入水核3一种增溶在水核，一种为气体，通入液相中充分混合4一种为固体，一种增溶于反胶束，混合反应，常用于金属复合物四、纳米材料4.1ppt编号05014.1.1纳米材料特性对比表面效应：半径减比表面积增大，表面原子悬挂键增多，使活性变高体积效应金属能带结构变化，准连续能带变分立能级金属电阻增大，MO电阻下降熔点下降烧结温度下降超顺磁性超塑性量子尺寸效应：半导体微粒尺寸变小，金属费米能级附件的电子能级从连续变离散，价带下移导带上移，禁带变宽小尺寸效应引起宏观物理性质变化BaTiO3:铁电---顺电4.2ppt编号05034.2.1纳米材料的分散超声振荡反絮凝剂（电解质作为分散剂，粒子形成双电层排斥）加入表活包裹微粒4.2.2纳米材料的表征只是填空电镜直观，普适，缺乏统计性X衍射只用于晶体材料，描述方法谢乐公式比表面积普适，统计性，不直观频度分布百分数F-粒度D平均粒度为面积，越窄越平均累计分布F-粒度在某D以下的越陡越好对比，论述题五、微波合成5.1ppt编号060112.2cm33.3cm5.1.1原理：介电加热用半导体的原因：介电耗损因子较大，透射深度不是很小，能很好地吸收微波；导体反射，绝缘体透明5.1.2微波合成的优点：温和、速度快、加热均匀、方便自动控制、热能利用率高。六、电化学合成6.1ppt编号07016.1.1电化学合成的价态调控通过控制电压等，选择性地氧化还原至需要的特殊价态6.1.2利用材料的内表面或外表面为模板，填充到模板的单体进行化学或电化学反应，通过控制反应时间，除去模板后可以得到纳米颗粒、纳米棒，纳米线或纳米管AAO（阳极氧化铝）硬模板的制备与用途多孔氧化铝是利用高纯铝箔在一定温度下，用一定浓度的草酸、硫酸或磷酸溶液中控制在一定的直流电压下阳极氧化一定的时间后得到的通过阳极氧化在金属铝表面迅速形成一层致密氧化膜层；氧化膜的生成过程中伴随着氧化膜的溶解，产生孔核，电场集中于孔核底部，导致在某些点的氧化膜被击穿，溶解速度增加，导致在这些部位形成微孔；氧化形成速度和溶解速度基本达到平衡，微孔不断向纵深发展。软模板具有亲水和疏水基团的表活（有机模板）在水的体系中先形成球形胶束，再形成棒状胶束。胶束外表面由表活的亲水端构成，当表活浓度较大时，生成六方有序排列的液晶结构，溶解在溶剂中的无机单体分子（前驱物，分子筛中为硅酸盐）因与亲水端之间的引力，沉淀在胶束棒间的孔隙内，聚合固化构成孔壁。再利用高温热处理等把表活除去，得到有序排布的介孔材料。论述AAO制备和原理，软硬模板的应用七、超分子7.1ppt编号09017.1.1超分子的概念；超分子体系是由两个或两个以上的分子通过分子间超分子作用联接起来具有一定结构和功能的实体或聚集体7.1.2分子识别的概念。某给定受体对作用物选择性结合并产生某种特定功能的过程八、缺陷化学8.1ppt编号10018.1.1△能带结构金属和半导体绝缘体的；8.1.2电子结构效应；8.1.3△缺陷表示符号；8.1.4原子价态控制的两个式子；8.1.5非化学计量化合物电荷缺陷缺陷间不能补偿九、电学性能9.1ppt编号1101用能带理论解释导电性：外电场作用下，满带的电子相当于全部平移。导带（部分填满）加电场后，电子状态达到稳定的不对称分布，沿场方向和逆方向的电子数不相等，总电流不为零，所以导带可以导电。金属的价带中有空带，或者满带和空带重叠，绝缘体和半导体存在禁带，界限为2ev9.1.1超导体的特性：完全抗磁性，零电阻9.1.2离子导体的概念：电导载流子为离子导电性能好的离子材料HLINAAGCUO2-F-混合离子导电材料（离子+电子导电）离子导体的应用。移峰压峰效应画图被取代，介电常数-T图的峰移动或变平十、固体光学性质与多孔材料10.1ppt编号120110.1.1各种材料的光学性质；金属：价带导带重叠，电子吸收光子能量跃迁不稳定，马上反射非金属对光的吸收：电子跃迁跨越禁带，电子跃迁到禁带中的杂质能级10.1.2多孔材料用途：吸收离子交换分离分子筛的一级单元硅氧或铝氧四面体二级单元以一个四面体为一点，组成各种形态，如四元环超导体和超快离子导体的对比