材料合成与制备方法-复习ppt课件.ppt
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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用考试方式:闭卷满分:100分题型一、填空题(1分10空)二、选择题(2分10)三、名词解释(5分4)四、简答题(6分5)五、论述题(10分2)(前四章)材料合成与制备方法材料合成与制备方法 复习复习重点:前四章重点:前四章经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接
2、受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1-溶胶凝胶法1.溶胶(Sol)又称胶体溶液。指在液体介质(主要是液体)中 分散了1-100nm粒子(基本单元),且在分散体系中保持固体物质不沉淀的胶体体系。溶胶也是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,并且不停地进行布朗运动的体系。分散相分散相分散介质分散介质分散介质分散介质示例示例液体液体固体固体气体气体液体液体固体固体液体液体气体气体气体气体气体气体液体液体液体液体液体液体固体固体固体固体雾雾烟烟泡沫泡沫牛乳牛乳胶态石墨胶态石墨矿石中的液态夹杂物矿石中
3、的液态夹杂物矿石中的气态夹杂物矿石中的气态夹杂物溶胶态分散系示例溶胶态分散系示例概念概念经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.凝胶(Gel)胶体颗粒或高聚物分子相互交联,空间网络状结构不断发展,最终使得溶胶液逐步失去流动性,在网状结构的孔隙中充满液体的非流动半固态的分散体系,它是含有亚微米孔和聚合链的相互连接的坚实的网络。3.溶胶凝胶法:就是用含高化学活性组分的化合物作前
4、驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂。4.双电层溶胶体系中,静电引力静电引力使颗粒吸引反离子吸引反离子向其表面靠拢,并排斥同离子排斥同离子,固体表面电荷与溶液中反电荷形成了双电层结构形成了双电层结构。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费
5、用2.2.提高溶胶稳定性的三个基本途径提高溶胶稳定性的三个基本途径(1)(1)使胶粒带表面电荷使胶粒带表面电荷;(2)(2)利用空间位阻效应利用空间位阻效应;(3)(3)利用溶剂化效应利用溶剂化效应。1.1.溶胶不是物质而是一种溶胶不是物质而是一种“状态状态”。3.溶胶-凝胶过程,按照溶胶的形成原理分为胶体型无机、聚合物型、络合物型4.4.溶胶形成过溶胶形成过程中催化剂的程中催化剂的影响影响催化机理催化机理缩聚产物缩聚产物酸催化酸催化交联度低,交联度低,呈链状生长呈链状生长碱催化碱催化交联度高,结交联度高,结构粒子构粒子5.凝胶点是指流变性质的突然改变,即容器倾斜45时,溶胶不流动 知识点知识
6、点经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.如何用溶胶凝胶法制备薄膜及涂层?如何用溶胶凝胶法制备薄膜及涂层?将将溶溶液液或或溶溶胶胶通通过过适适当当方方法法在在基基板板上上形形成成液液膜膜,经经凝凝胶胶化化后后通通过过热热处处理理可转变成无定形态(或多晶态)膜或涂层可转变成无定形态(或多晶态)膜或涂层提拉浸渍法提拉浸渍法旋转涂覆法旋转涂覆法丝网印刷法丝网印刷法喷雾涂层法喷雾涂
7、层法 电沉积法电沉积法 细管涂镀技术细管涂镀技术2.2.溶胶凝胶法制备薄膜及涂层的成膜机理是什么?溶胶凝胶法制备薄膜及涂层的成膜机理是什么?将将处处理理的的基基底底和和溶溶胶胶相相接接触触,在在基基底底毛毛细细孔孔产产生生的的附附加加压压力力下下,溶溶胶胶倾倾向向于于进进入入基基底底孔孔隙隙,当当其其中中介介质质水水被被吸吸入入孔孔道道内内同同时时胶胶体体粒粒子子的的流流动受阻在表面截留,增浓,缩合,聚结而成为一层凝胶膜。动受阻在表面截留,增浓,缩合,聚结而成为一层凝胶膜。简答与论述简答与论述经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购
8、买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3.3.凝胶的产生途径有哪些?凝胶的产生途径有哪些?改变温度:改变温度:利用物质在同一种溶液中的不同温度时的溶解度不同,通过升、降温度来实现胶凝,从而形成凝胶;转换溶剂:转换溶剂:用分散相溶解度较小的溶剂替换溶胶中原有的溶剂可以 使体系胶凝,从而得到凝胶,如固体酒精的制备;加电解质:加电解质:溶液中加人含有相反电荷的大量电解质也可以引起胶凝而得到凝胶,如在Fe(OH)3溶胶中加人电解质KCI可使其胶凝;进行化学反应:进行化学反应:使高分
9、子溶液或溶胶发生交联反应产生胶凝而形成凝胶,如硅酸凝胶、硅一铝凝胶的形成。除去溶剂除去溶剂:使聚合产物的浓度增大,当存在一定程度的交联时,发生溶胶-凝胶的转变,粘度突然增大。用酸或碱催化用酸或碱催化以促进水解和缩聚反应的发生。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4.4.溶胶形成过程中水解度的影响(加水量),并举例说明溶胶形成过程中水解度的影响(加水量),并举例说明?水水解解
10、度度R2R2,TEOSTEOS水水解解反反应应使使大大部部分分的的-OR-OR基基团团脱脱离离,产产生生-OH-OH基基团团,形形成成了了部部分分水水解解的的带带有有-OH-OH的的硅硅烷烷,在在这这些些部部分分水水解解的的硅硅烷烷之之间间容容易易反反应应形形成成二二聚聚体体,这这些些二二聚聚体不再进行水解,而是发生交联反应形成三维网络结构,从而缩短了凝胶化时间体不再进行水解,而是发生交联反应形成三维网络结构,从而缩短了凝胶化时间.水水解解度度R2R2,水水解解反反应应则则产产生生了了部部分分水水解解的的带带有有-OH-OH的的硅硅烷烷,从从而而消消耗耗掉掉大大部部分分水水,缩聚反应较早发生,
11、形成缩聚反应较早发生,形成TEOSTEOS的二聚体,硅酸浓度减少,凝胶时间延长的二聚体,硅酸浓度减少,凝胶时间延长 (1)系统含水量比较低的情况下:反应产物一直受到水解速度的控制,更倾向于形成链状结构:以研究最多的Si(OR)4(RCH3,C2H5)ROHH2O系统为例,体系中最先发生水解反应:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用(2)当加水量增大时:由于水解速度快,聚合反
12、应主要或全部以失水缩聚的方式进行,从而形成具有二维或三维结构的聚合物,其水解和缩聚反应可表达为:总的净反应为:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.水水热热法法在在特特制制的的密密闭闭反反应应器器(高高压压釜釜)中中,采采用用水水溶溶液液作作为为反反应应体体系系,通通过过对对反反应应体体系系加加热热、加加压压(或或自自生生蒸蒸气气压压),创创造造一一个个相相对对高高温温、
13、高高压压的的反反应应环环境境,使使得得通通常常难难溶溶或或不不溶溶的的物物质质溶溶解解,并且并且重结晶重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。2-2-水热与溶剂热合成法水热与溶剂热合成法概念概念2.溶溶剂剂热热法法将将水水热热法法中中的的水水换换成成有有机机溶溶剂剂或或非非水水溶溶媒媒(例例如如:有有机机胺胺、醇醇、氨氨、四四氯氯化化碳碳或或苯苯等等),采采用用类类似似于于水水热热法法的的原原理理,以以制制备备在在水水溶液中无法长成,溶液中无法长成,易氧化易氧化、易水解易水解或或对水敏感对水敏感的材料的材料3.3.水热与溶剂热合成的生产设备为水热与
14、溶剂热合成的生产设备为高压釜高压釜,有,有不锈钢外壳不锈钢外壳和和聚四氟乙聚四氟乙烯内衬烯内衬构成构成9 9经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用水热生长体系中的晶粒形成有哪三种机制?水热生长体系中的晶粒形成有哪三种机制?“均均匀匀溶溶液液饱饱和和析析出出”机机制制由由于于水水热热反反应应温温度度和和体体系系压压力力的的升升高高,溶溶质质在在溶溶液液中中溶溶解解度度降降低低并
15、并达达到到饱饱和和,以以某某种种化化合合物物结结晶晶态态形形式式从从溶溶液液中中析出析出。“溶溶解解-结结晶晶”机机制制所所谓谓“溶溶解解”是是指指水水热热反反应应初初期期,前前驱驱物物微微粒粒之之间间的的团团聚聚和和联联接接遭遭到到破破坏坏,从从而而使使微微粒粒自自身身在在水水热热介介质质中中溶溶解解,以以离离子子或或离离子子团团的的形形式式进进入入溶溶液液,进进而而成成核核、结结晶晶而而形形成成晶晶粒粒。当当水水热热介介质质中中溶溶质质的的浓浓度度高高于于晶晶粒粒的的成成核核所所需需要要的的过过饱饱和和度度时时,体体系系内内发发生生晶晶粒粒的的成成核核和和生生长长,随随着着结结晶晶过过程程
16、的的进进行行,介介质质中中用用于于结结晶晶的的物物料料浓浓度度又又变变得得低低于于前前驱驱物物的的溶溶解解度度,这这使使得得前前驱驱物物的的溶溶解解继继续续进进行行。如如此此反反复复,只只要要反反应应时时间间足足够够长长,前前驱驱物物将将完完全全溶解,生成相应的晶粒。溶解,生成相应的晶粒。“原原位位结结晶晶”机机制制当当选选用用常常温温常常压压下下不不可可溶溶的的固固体体粉粉末末,凝凝胶胶或或沉沉淀淀为为前前驱驱物物时时,如如果果前前驱驱物物和和晶晶相相的的溶溶解解度度相相差差不不是是很很大大时时,或或者者“溶溶解解-结结晶晶”的的动动力力学学速速度度过过慢慢,则则前前驱驱物物可可以以经经过过
17、脱脱去去羟羟基基(或或脱脱水水),原原子子原原位位重重排排而而转转变为结晶态。变为结晶态。简答和论述简答和论述1010经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用(1 1)营养料在水热介质里溶解,以离子、分子团的形式进入溶液()营养料在水热介质里溶解,以离子、分子团的形式进入溶液(溶解溶解阶段阶段););(2 2)由于体系中存在十分有效的热对流及溶解区和生长之间的浓度差,)由于体系
18、中存在十分有效的热对流及溶解区和生长之间的浓度差,这些离子、分子或离子团被输运到生长区(这些离子、分子或离子团被输运到生长区(输运阶段输运阶段););(3 3)离子、分子或离子团在生长界面上吸附、分解与脱附;)离子、分子或离子团在生长界面上吸附、分解与脱附;(4 4)吸附物质在界面上的运动;)吸附物质在界面上的运动;(5 5)结晶。)结晶。水热条件下晶体生长包括哪几个步骤?水热条件下晶体生长包括哪几个步骤?经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加
19、赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用粉粉体体的的晶晶粒粒粒粒度度与与粉粉体体形形成成时时的的成成核核速速度度有有关关,成成核核速速度度越越快快,由由此此制制得得的的粉粉体体的的晶晶粒粒粒粒度度就就越越小小,对对于于溶溶液液体体系系,如如果果采采取取一一定定的的措措施施,加加快快成成核核速速度度,即即在在相相对对较较短短的的时时间间内内形形成成相相对对较较多多的的晶晶核核,由由于于在在成成核核过过程程中中溶溶质质被被大大量量消消耗耗,在在生生长长过过程程所所提提供供的的溶溶质质就就会会相相对对减减少少,则可以使产物的晶粒粒度减少。则可以使产物的晶粒粒度减少。为为
20、什什么么在在水水热热合合成成体体系系中中,在在不不改改变变其其它它反反应应条条件件的的情情况况下下,在在一一相相当当短短的的时时间间内内使使反反应应物物浓浓度度有有极极大大的的增增加加,可可以以大大大大加加快快成成核核速速率率,从从而而达达到到减小产物晶粒粒度的目的?减小产物晶粒粒度的目的?经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用在高温高压的水热体系中,水的性质发生哪些变化及对
21、水热反应的影响?离子积升高,离子积升高,水的电离常数随反应温度压力的上升而增加,常温常压不溶于水的矿物或有机物会溶解,水热条件下也能诱发离子反应或促进水解反应。水的粘度和表面张力随温度升高而下降,这使得离子和分子的活动性大为增加,在水热溶液中存在着十分有效的扩散,从而使得水热晶体生长较其他水溶液晶体生长具有更快的生长速率。水的热扩散系数增加,水的密度降低水热溶液比常温常压下具有更大的对流驱动力,促进基元物质在界面运动,有利于成核结晶。蒸汽压变高,可以增加分子间碰撞的机会而加速反应填充度通常在填充度通常在50%-80%50%-80%为宜为宜。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要
22、求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3-电解合成电解合成电解液按其组成及结构分为:电解液按其组成及结构分为:电解质溶液、熔融电解质电解质溶液、熔融电解质浓度增大时,电导率均呈现先增加后降低的趋势。原因:原因:在一定浓度范围内,随着电解质溶液在一定浓度范围内,随着电解质溶液浓度的增浓度的增加,加,电解质溶液中电解质溶液中导电质点数量的增加占主导,导电质点数量的增加占主导,因而因而溶液的电导率随之增加;溶液的电导率随之增加;当浓度
23、增加到一定程度后,当浓度增加到一定程度后,由于溶液中离子间的距离减小,相互作用增强,使离由于溶液中离子间的距离减小,相互作用增强,使离子运动速度减小子运动速度减小,电导率下降。,电导率下降。电解质溶液的浓度如何影响电导率?电解质溶液的浓度如何影响电导率?电极反应电极反应作为一种界面反应,是直接在“电极/溶液”界面上实现的。电极上产生超电位的原因:电极上产生超电位的原因:浓差过电位、电阻过电位、活化过电位浓差过电位、电阻过电位、活化过电位简答简答知识点知识点1414经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经
24、营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用什么是电动势和理论分解电压?什么是电动势和理论分解电压?电动势:电动势:在一个电化学反应器中,当无电流通过时,两电极之间自发产生的电位差。对电解池来说,则为电解反应所需的最低电压值对电解池来说,则为电解反应所需的最低电压值,也就是理论分解电压理论分解电压。金属的电位序有什么实用意义?金属的电位序有什么实用意义?由由电电位位序序可可知知,在在标标准准情情况况下下氢氢前前面面的的金金属属都都是是容容易易氧氧化化的的金金属属,氢氢后后面面的的是是难难氧氧化化的的金金属属,前
25、前面面的的金金属属能能把把电电位位序序表表中中排排在在后后面面的的金金属属从从盐盐溶溶液液中中置置换出来;可计算由任何两组金属组成的电池的电动势。换出来;可计算由任何两组金属组成的电池的电动势。电解合成的基本原理是什么?电解合成的基本原理是什么?通电前,电解质中的离子常处于无秩序的运动中,通直流电后,离子作定通电前,电解质中的离子常处于无秩序的运动中,通直流电后,离子作定向运动。阳离子向阴极移动,在阴极得到电子,被还原;阴离子向阳极移向运动。阳离子向阴极移动,在阴极得到电子,被还原;阴离子向阳极移动,在阳极失去电子,被氧化。动,在阳极失去电子,被氧化。1515经营者提供商品或者服务有欺诈行为的
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