软化学合成方法课件.ppt

主要内容v前言v软化学方法基本原理v软化学方法分类v结语前言v德国固体化学家舍费尔(Schafer) 1、“硬环境” ：得到的无机固体化合物及材料必须是热力学平衡态的； 2、较低温度的“软环境” ：可得到介稳结构的无机固体化合物及材料体系。“软化学(soft chemistry)”软化学v无需苛刻条件，可在温和条件下进行；v易于控制其化学反应过程、路径；v可根据需要控制过程的条件，对产物的组分和结构进行设计，进而达到“剪裁”的目的。由于软化学具有对实验设备要求简单和化学上的易控性等特点，使得软化学在材料合成化学的研究领域中占有一席之地。软化学合成法可得到：v介稳中间物或动力学控制的化合物；v可能在同一材料体系中实现不同类型组分的复合（无机物-有机物、陶瓷-金属、无机物-生物体 ）；v低熵、低焓或低对称性的材料（特殊结构或形态复合、杂化和低维材料体系 ）软化学方法基本原理软化学方法分类v先驱物法v溶胶-凝胶法 v微乳液法 v水热/非水溶剂热合成法 v低热固相反应 v自组装技术 v先驱物法v软化学合成法中最简单的一类；v基本思路：通过分子设计合成先驱物（具有预期组分、结构和化学性质）在软环境下处理先驱物介稳态固相产物或动力学控制的化合物。v关键：先驱物的设计和制备。溶胶-凝胶法v基本过程：在液相下将原料均匀混合水解 缩合(缩聚) 稳定的透明溶胶液体系陈化（胶粒间逐渐聚合）凝胶低温干燥干凝胶或气凝胶（具有多孔空间结构）烧结、固化致密的氧化物材料。v最突出的创新处：控制粉体的尺寸、形貌和表面结构，可用来制备单分散的、无缺陷的粉体。v前驱体：一般是醇盐、可溶盐和胶体溶液，其中醇盐一般是制备SiO2、Al2O3、ZrO2等氧化物 微乳液法v以乳化液的分散相作为微型反应器，通过液滴内反应物的化学沉淀来制备超细粉体的方法。 v由水、油（有机溶剂）、表面活性剂和助表面活性剂组成的透明或半透明的、各相同性的热力学稳定体系。v重要环节：微乳液的制备（Schulman法&Shah法;W/O&O/W）水热/非水溶剂热合成法v水热合成法：模拟自然界中某些矿石的形成过程；v以金属盐、氧化物或氢氧化物的水溶液(或悬浮液)为先驱物，在高于100和一个大气压的环境中使先驱物溶液在过饱和状态下成核、生长，形成所需的材料。v基本原理：高温、高压下一些氢氧化物在水中的溶解度大于对应的氧化物在水中的溶解度。v非水溶剂热合成法：以有机溶剂（如甲酸、乙醇、苯、乙二胺、四氯化碳等）代替水作溶媒。低热固相反应v简单概括为4个阶段：扩散-反应-成核-生长；v不使用溶剂，对环境的友好及独特的节能、高效、无污染、工艺过程简单等优点，使之成为绿色合成化学值得考虑的手段之一。 自组装技术v是功能分子形成有序结构的组装技术的一种；v通过分子间的化学键或超分子作用在一定的条件下自发地形成特定有序的结构；v包括：静电力自组装、共价键自组装和分子沉积自组装。结语v软化学是一种新材料的制备思路，在这种思路下产生了一系列新型材料的制备技术，强调的是反应条件的温和与反应设备的简单，从而达到了经济、节能的目的，开辟出了具有节能、高效、经济、环境友好的工艺路线。