精细化工教案第二章无机精细化学品应本.docx
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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -其次章无机精细化学品现代无机精细化学品在很大程度上数量上 就是通过物理的和化学的新工艺方法,对其已有的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结无机物进行精细化加工而制得的。 1超细化可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一、超细颗粒通常所说的粉末或颗粒,一般是指大小为l mm 以下的固态物质。 当固态颗粒的粒径在0.1 . 10 . 之间时称为 微细颗粒,或称为亚超细颗粒。空气中飘浮的尘埃,多数属于这个范畴。当粒径达到 0.1 . 以下时,就称为超细颗粒 。超细颗粒仍可以再分为三档。即大
2、、中、小超细颗粒。粒径在10nm 至 100nm 之间的称大超细颗粒。粒径在2nm 至 10nm 之间的称中超细颗粒。粒径在2nm 以下的称小超细颗粒。目前中小超细颗粒的制取仍较为困难,因此本节所述的超细粉体材料是指粒径在0.1 . 0.01 . 之间的固态颗粒。1、超细颗粒的特性超细颗粒与其一般粉末比较,已发觉它具有一系列奇妙的性质,如熔点低、化学活性高、磁性强、热传导好、对电磁波的反常吸取等特性。2、超细颗粒的制备途径目前,超细颗粒的制备途径大体上有两个方面:一是通过机械力将常规粉末材料进一步超细粉化。一是借助于各种化学和物理的方法,将新形成的分散状态的原子或分子逐步生长成或凝结成所期望的
3、超细颗粒。二、气相法气相法目前分为:物理气相沉积PVD 法和化学气相沉积CVD 法两种。1、PVD 法是利用电弧、高频电场或等离子体等高温热源将原料加热,使之气化或形成等离子体,然后通过骤冷,使之凝结成各种外形如晶须、薄片、晶粒等的超细粒子。2、CVD法是以金属蒸气、挥发性金属卤化物或氢化物或有机金属化合物等蒸汽为原料,进行气相热分解反应,或两种以上单质或化合物的反应,再凝结生成超细粉。其中等离子体作为高温热源已得到广泛的应用。二、液相法1、化学法化学法是通过化学反应,如离子之间的反应或水解反应,生成草酸盐、碳酸盐、氢氧化物、水合氧化物等有效成分的沉淀物,沉淀颗粒的大小和外形可由反应条件来掌握
4、。然后再经过滤、洗涤、干燥、有时仍需经过加热分解等工艺过程,最终得到超细粉体材料。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - - 沉淀法 醇盐法 水热法2、物理法物理法的主要过程是将溶解度大的盐的水溶液雾化成小液滴,使其中的水分快速蒸发,而使盐形成匀称的球状。如再将微细的盐粒加热分解,即可制得氧化物超细粉。该法与沉淀法比较,由于不需添加沉淀剂,可以防止
5、随沉淀剂可能带入的杂质。这类方法有:喷雾干燥法,喷雾热解法,冷冻干燥法等。三、超细化的应用举例 超细白炭黑白炭黑又称水合硅酸、轻质二氧化硅,表达式一般写成mSiO 2 nH2O。随着石化工业的进展,合成橡胶产量逐年增加,因其强度大多低于自然橡胶,因此,必需使用补强剂,炭黑就是优良的橡胶补强填充剂。然而炭黑有两个缺点:一是生产能耗高,而且原料受能源的限制。二是黑色不能满意人们对颜色的需要。白炭黑在橡胶中的应用在塑料中的应用在造纸工业中的应用在涂料、油墨中的应用 超细碳酸钙是一种补强填充材料。国外在 30 岁月就将其纯粹作为增强填充材料。其原料是资源丰富的石灰石。随着超细化和表面改性技术的进展和应
6、用,一种具有补强功能的材料超细活性碳酸钙,作为橡胶制品的白色补强填充材料替代炭黑,以达到节能、美化生活、提高经济效益等目的。表 2-1碳酸钙粉体粒径的分类类别粒 径 范 围在制品中显示的性能超微细 20nm具有透亮或半透亮的补强剂超细20nm 100nm补强剂微细超微粉100nm 1000nm1 . 5 .半补强剂半补强剂或增量剂微粉 5 .增量剂可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 -
7、- - - - - - - - - - - 纳米二氧化钛纳米二氧化钛是一种附加值很高,用途极广的科技新型无机材料,在电子陶瓷、高档涂料、防晒化妆品、催化剂及其载体、功能纤维、光敏材料以及环保等领域有着极其广泛的应用。表 2-2nm-TiO 2 的主要质量指标可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结项单指标目位A 晶型R 晶型检测方法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结晶相A 型R 晶型PW-1700 型 X 射线荧光光谱仪 纯度%98 598 5VF-320 型 X 射线荧光光谱仪外观白色本白色目测粒径nm1510010ssT-03 型孔径与表面测定仪PH值6868PH 计
8、( 1: 10 水分散液)表面性质亲水性亲水性溶解试验灼烧缺失%3 54 0马沸炉干燥缺失%2 52 5水分快速测定仪水 溶 物%0 250 25VF320 型 X 射线荧光光谱仪酸 溶 物%11VF320 型射线荧光光谱仪Asp m1010VF320 型射线荧光光谱仪Pbp m2020VF320 型射线荧光光谱仪 Ti ( OR ) 4 气相水解法:采纳干法生产工艺、以TiCl 4 和醇制备的烷氧基钛为原料,低温干燥直接得到nm-TiO 2,不经过热处理除水,产品是无定型超细TiO 2,流淌性好。 TiOSO 4 溶胶凝胶法。 采纳湿法生产工艺, 以硫酸法生产TiO 2 过程中的中间产物为原
9、料,使用有机表面活性剂处理,不经过热处理除水,产品为定型超细TiO 2,具有较好的透亮性和分散性。 TiCl 4 火焰水解法:采纳干法生产工艺,以氯化法生产TiO 2 过程中的中间产物为原料,其产品为锐钛矿和金红石混合物晶型TiO2 ,光催化活性高。 H 2TiO 3 中和法 :采纳湿法生产工艺,以硫酸法生产TiO 2 过程中的中间产物为原料,采纳解聚剂使 TiO 2 解聚,通过不同的热处理温度,掌握产品的晶型。 2单晶化一、从 A12O3 到蓝宝石A1 2O3 具有微孔结构的活性氧化铝,可用作吸附剂、干燥剂、催化剂和催化剂载体等。氧化铝可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料
10、 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 17 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结多晶长纤维,也具有很多用途。纯的氧化铝单晶体就是通常所说的蓝宝石,其实它并不是蓝颜色的宝石,而是无色透亮的,所以也有叫白宝石 的。真正的 蓝宝石是掺钛的。二、红宝石红宝石是掺铬的氧化铝单晶体。由于铬离子部分的取代了氧化铝晶格中的铝离子,而使晶体带红色,所以相对于蓝宝石人们把它叫做红宝石。随着掺铬离子量的增加,红色由浅变深。由于红宝石晶体的硬度和耐磨性能超群,因此,除用作装饰品外,它大量用来制造手表、外表的微型轴承。1960 年世界上第
11、一台固体激光器就是采纳红宝石晶体作为工作物质的,至今红宝石在激光的应用和讨论中仍占有重要位置。作为激光工作物质用的红宝石,其单晶体铬离子的含量一般在0.05 0.1w 之间,用它制成的激光器发出波长为694.3nm 的红色激光。红宝石单晶体采纳焰熔法或引上法进行生长。由于前法所用设备简洁,晶体生长速度快,所以是目前生长高熔点单晶体常用的方法。大体过程是:料斗中装着高纯度氧化铝细粉铬已匀称掺入 ,小锤周期性的敲打料斗,使粉料下落, 进入氢氧气混合燃烧的高温区2000 以上 ,此时粉料熔化成 小液滴,掉落在支座上,支座缓慢向下移动,随着时间的推移,单晶体就逐步生长起来。可编辑资料 - - - 欢迎
12、下载精品名师归纳总结三、新型单晶体3非晶化可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结此前,众所熟识的非晶态材料仅有窗玻璃,它的主要成分是非晶态二氧化硅。所谓“非晶态”是相对晶态而言的,是物质的另一种结构状态。一、坚硬耐蚀的“抱负新金属”1、特性和用途 非晶态合金具有高强度、高韧性 非晶态合金对酸、碱、盐具有高的耐腐蚀性 非晶态合金具有磁导率和磁感应强度高、矫顽力和损耗低的特性 非晶态合金可用作催化剂 非晶态合金具有超导电特性2、非晶态合金的制造方法 液相急冷法: 气相冷凝法: 镀层法 :二、新型半导体材料目前,讨论得最多、有用价值最大的非晶态半导体主要有两类:即非晶态的硅和硫属半导体。可
13、编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三、非晶态无机盐开发非晶态碳酸钙已经制备胜利,可以说是碳酸钙的一个新品种。据报道,非晶态碳酸钙在室温、真空下放置 30 天,或在空气中放置 3 天后,仍为非晶态。但在空气中放置 4 天就显现结晶相,放置时间越长,结晶度越高,所以应在真空或惰性气氛中储存。非晶态 CaCO3 具有比表面积大、溶解度高等特点。利用其比表面积大,可用作吸附剂、生物陶瓷、新型化合物等。利用其溶解度高,可用作食品和医药制品,更简洁被人体吸取。4表面改性化表面改性就是对固体物质的表面通过改性剂的物理化学作用或某一种工艺过程,转变其原先表面的性能或功能。一、无机改性1、太白表面改
14、性: 钛白是最重要的无机颜料品种,其产量约占无机颜料总产量的一半以上,未经处理的钛白粉在油漆中使用时,由于其表面的光化学活性作用,会加速对形成漆膜的高分子化合物降解的催化作用,从而加速成膜物质的粉化。为明白决这一问题,现普遍的在分散的二氧化钛粒子表面包覆一层或多层Al 2O3、Al 2O3-SiO 2、Al 2O3-SiO2 -TiO 2 等无机氧化物。表面改性剂的用量,一般占钛白颜料总量的2 5。假如能同时掌握改性剂中的微量铁含量,通过这样处理后的钛白 粉不仅用途广,而且在白度、着色力、分散性、耐候性等方面都有较好的成效,因此很受用户欢迎。经过这样处理后的钛白粉称为通用型钛白粉。2、碳酸钙表
15、面改性:碳酸钙粉体是另一种用量很大的无机填料,为了提高其耐候性,可以采纳偏磷酸、焦磷酸或聚磷酸的钠盐水溶液处理,表面将形成磷酸钙薄膜,从而使碳酸钙粉体的pH 降低 15,明显的提高了耐候性,扩大了应用范畴。假如碳酸钙粉体用硅酸酯处理,就会在表面形成二氧化硅包膜。这样的碳酸钙粉体如分散在有机高分子中,借助于硅醇基(CH33SiOH三甲基羟基硅烷)的作用,有可能形成链状或网状结构,从而起到增粘和补强的作用。二、有机改性1、表面活性剂改性剂:属于表面活性剂的品种有脂肪酸、树脂酸及其盐类,阴离子表面活性剂,木质素等。使用量一般为粉体重量的0.1 10。涂覆的方法有以下三种。1 将表面活性剂粉碎或磨碎,
16、直接与粉体进行简洁的物理混合。该操作是在带夹套加热的高速捏合机中进行,简洁便利,出料后就可直接包装,适应性较广。2 用一种合适的惰性溶剂也可以是水 ,先对表面活性剂进行溶解或分散,再与粉体混合,达可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结充分混合后,再将溶剂蒸发掉。这样处理后的表面活性剂与粉体之间就不是简洁的机械混合,而是其紧紧的包裹在粉体颗粒的表面上。一般情形下成效较好。3 此法主要适用于碳化法生产的碳酸钙颗粒的表面处理,叫做湿法表面处理,又分为碳化前加入表面活性剂和碳化后加入表面活性剂两种操作。2、偶联剂表面改性剂:偶联剂用于表面改性处理,是先将其加入到惰性溶剂或水中,再加低分子聚合
17、物或脂肪酸及其盐类的分散剂,通过机械乳化变成乳浊液,喷洒到粉体物料表面上,或者按肯定比例加入到粉体的浆料中,充分搅拌后,再经干燥即可。三、复合改性表面改性处理除需严格的工艺程序和科学配方外,表面改性剂的挑选是改性能否胜利的关键。肯定要依据使用的详细环境和要求改善的性能来挑选改性剂。所挑选的改性剂不肯定仅限于一种, 多数情形下可选用几种,复合使用,取长补短,以期取得更抱负的成效。5 薄膜化薄膜是一种物质外形,膜材特别广泛,可以是单质元素或化合物或复合物,也可以是无机材料或有机材料。薄膜与块状物质一样,可以是非晶态的、多晶态的或是单晶体的。一、耐蚀金属爱护膜非晶态合金薄膜是一种无晶界的、高度匀称的
18、单相体系。也不存在一般金属或合金所具有的晶态缺陷:位错、层错、空穴、成分偏析等。因此,它不存在晶体间腐蚀和化学偏析,具有极强的防腐蚀性能。作为防腐蚀材料,非晶态合金薄膜或称镀层 可以取代不锈钢或劣材优用。以非晶态镍磷合金为例,非晶态Ni P 合金中,没有晶态Ni P 合金所具有的两相组织,无法构成微电池。特殊是化学沉积的非晶态Ni P 合金,成分较之电解沉积者更为匀称。所以,化学沉积的非晶态Ni P 合金可用于很多耐腐蚀的场合。一般认为,化学沉积非晶态Ni P 合金的反应式为:H 2PO 2 + H 2 O H +2H + +HPO 32-Ni 2+ + 2H Ni + 2H +H 2PO 2
19、- + H + P + H 2O + OH -此过程的正确工艺条件为Ni 2+ H 2PO2-0.4,温度 80 90, pH 值 4.05.0,获得的沉积层磷含量在11.5 14.5之间。反应生成物Ni P 沉积在材料表面,形成完整、均一的镀层。该镀层是由一种取向纷乱无序的微晶原子团所构成,且为以硬球无序密堆型排列的微晶结构。这种结构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结不存在周期性重复的晶体有序区,就不存在晶界和晶界缺陷,从而转变了原先材料的表面性能,使其具有良好的耐腐蚀性能。对二、多功能薄膜 SnO2P、Ni CP、Fe P 等几种非晶态合金镀层,它们二氧化锡薄膜目前已在很多领
20、域得到了广泛的应用,越来越受到有关科技工作者的重视。二氧化锡薄膜有纯二氧化锡薄膜、掺杂膜、复合膜,其中掺锑、掺磷、掺氟的二氧化锡薄膜的应用最广。由于二氧化锡具有良好的吸附性及化学稳固性,因此简洁沉积在诸如玻璃、陶瓷材料、氧化体材料及其他种类的衬底材料上。二氧化锡薄膜的主要 用途有:薄膜电阻器、透亮电极、气敏传感器、太阳能电池、热反射镜、光电子器件、电热转换等。当作为电阻器使用时,由于它具有较低的电阻温度系数和良好的热稳固性,而且随着薄膜的厚度、掺杂的浓度以及掺杂元素的不同,可以将电阻温度系数掌握在一个很小的范畴内,依此可用来制造高稳固性的薄膜电阻器。当作为气敏传感器时,一般是在绝缘基板上生长一
21、层二氧化锡薄膜,再引出电极。当环境中某种气体的含量变化时,二氧化锡薄膜电阻随之变化。因此这种固态气敏传感器具有灵敏度高,结构简洁,使用便利、价格廉价等优点。近年来得到了快速进展。二氧化锡薄膜传感器可用来探测一氧化碳、二氧化碳、氢气、硫化氢、乙醇等多种气体和烟尘,有较抱负的成效。三、电子信息材料薄膜技术在工业上有着广泛的应用,特殊是在当今和今后的电子工业领域中占有极其重要的位置。例如半导体超薄膜层结构材料,现已成为当今半导体材料讨论的最新课题。这种薄膜材料的快速进展,不仅推动了半导体材料科学和半导体物理学的进步,而且以全新的设计思想,使微电子和光电子器件的设计从传统的“杂质工程”进展到“能带工程
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