材料合成與制備復習綱要我們不是抄答案，我們只做知識的搬運工?！獰o機復習提綱編輯協會宣言試卷構成：填空：15分選擇：7*2=14分（共7題，一題2分）名詞解釋：5*3=15分（共5題，一題3分）問答題：8+12*4=56（第一題8分，其余四道題每題12分）注：劃線知識點為李老師審閱后所加，疑為重點，望各位復習時多加注意第1章：經典合成方法1實驗室常用的加熱爐為：高溫電阻爐2電爐分為：電阻爐，感應爐，電弧爐，電子束爐3電阻發熱材料的最高工作溫度：硅碳棒1400℃、硅化鉬棒1700℃、鎢絲5氧化物發熱體：在氧化氣氛中，氧化物發熱體是最為理想的加熱材料。6影響固相反應的因素:(1)反應物化學組成與結構，反應物結構狀態（2）反應物顆粒尺寸及分布影響。7化學轉移反應：把所需要的沉積物質作為反應源物質，用適當的氣體介質與之反應，形成一種氣態化合物，這種氣態化合物通過載氣輸運到與源區溫度不同的沉積區，再發生逆反應，使反應源物質重新沉積出來，這樣的反應過程稱為化學轉移反應。8化學轉移反應條件源區溫度為T2，沉積區溫度為T1：如果反應是吸熱反應，則為正，當T2＞T1時，溫度越高，平衡常數越大，即從左往右反應的平衡常數增大，反應容易進行，物質由熱端向冷端轉移，即源區溫度應大于沉積區溫度，物質由源區轉移至沉積區。如果反應為放熱反應，為負，則應控制源區溫度T2小于沉積區溫度T1，這樣才能實現物質由源區向沉積區得轉移。如果近似為0，則不能用改變溫度的方法來進行化學轉移。9低溫合成中，低溫的控制主要有兩種方法：①恒溫冷?、诘蜏睾銣仄?0高壓合成：就是利用外加的高壓力，使物質產生多型相轉變或發生不同物質間的化合，從而得到新相，新化合物或新材料。種類：①靜態高溫高壓合成方法②動態高溫高壓合成方法第2章：軟化學合成方法1軟化學合成方法:通過化學反應克服固相反應過程中的反應勢壘，在溫和的反應條件下和緩慢的反應進程中，以可控制的步驟逐步地進行化學反應，實現制備新材料的方法。2軟化學法分類：溶膠——凝膠法，前驅物法，水熱/非水溶劑熱合成法，沉淀法，支撐接枝工藝法，微乳液法，微波輻射法，超聲波法，淬火法，自組裝技術，電化學法等等。3綠色化學：主要特點是“原子經濟性”，即在獲取新物質的轉換過程中充分利用原料中的每個原子，實現化學反應中廢物的“零排放”。因此，既可充分利用資源又不污染環境。4軟化學與綠色化學的關系：兩者關系密切，但又有區別。軟化學強調的是反應條件的溫和與反應設備的簡單，從而達到了節能、高效的目的。在某些情況下這也是經濟的、潔凈的，這是和綠色化學相一致的。而在有些情況下，它并沒有解決經濟、潔凈的問題。綠色化學是全方位地要求達到高效、節能、經濟、潔凈。可以預見，軟化學與綠色化學將會逐漸趨于統一。5溶膠——凝膠法的過程：用制備所需的各液體化學品（或將固體化學品溶于溶劑）為原料，在液相下將這些原料均勻混合，經過水解、縮合（縮聚）的化學反應，形成穩定的透明溶膠體系。溶膠經過陳化，膠粒間逐漸聚合，形成凝膠。凝膠再經過低溫干燥，脫去其溶劑而成為具有多孔結構的干凝膠或氣凝膠。最后，經過燒結，固化，制備出致密的氧化物材料。6溶膠是否能夠向凝膠轉變取決于膠粒間的相互作用是否能克服凝聚時的勢壘。因此，增加膠粒的電荷量，利用位阻效應（粒子周圍加上高分子鏈，防止相互結合）和溶劑化效應都可以使溶膠更穩定，凝膠更困難，反之則容易形成凝膠。7溶膠——凝膠法制備的5個階段：前軀體—溶解—水解—縮聚—老化8溶膠——凝膠法的應用：塊體材料，多孔材料，纖維材料，復合材料，粉體材料，薄膜及涂層材料。9低熱固相反應機理：固相反應的發生起始于兩個反應物分子的擴散接觸，接著發生化學作用，生成產物分子。此時生成的產物分子分散在母體反應物中，只能當做一種雜質或缺陷的分散存在，只有當產物分子聚集到一定的大小，才能出現產物的晶核，從而完成成核過程。隨著晶核的長大，達到一定的大小后出現產物的獨立晶相。可見，固相反應經歷了擴散——反映——成核——生長的過程。10固相反應過程（規律）：①潛伏期②無化學平衡③拓撲化學控制原理④分步反應⑤嵌入反應11低溫固相反應潛伏期與溫度的關系：溫度越高，擴散越快，產物成核越快，反映的潛伏期就越短，反之則潛伏期就越長。當低于成核溫度Tn時，固相反應就不能發生。12固相法包括：固相反應法，自蔓延高溫合成，機械化學合成法13水熱與溶劑熱合成：是指在一定溫度（100——1000℃）和壓強（1MPa——14水熱與溶劑熱合成與與固相反應合成研究的差別在于反應性不同。這種反應性主要反映在反應機理上，固相反應的機理主要是以界面擴散為特點，而水熱溶劑熱合成反應主要以液相反應為特點。顯然，不同反應機理可能首先導致不同結構的生成，此外即使生成相同的結構也有可能由于最初的生成機理的差異而為合成材料引入不同的基因，如液相條件聲場完美晶體等。第3章：特殊合成方法1自蔓延高溫合成的定義：在高真空或者介質氣氛下點燃原料引發化學反應，反應放出的熱量使得鄰近的溫度驟升而引起新的化學反應，并以燃燒波得形式蔓延至整個反應物。當燃燒5溶液鍍膜法：化學氣相沉積包括熱CVD、等離子體CVD及光CVD等；溶液鍍膜法包括化學鍍膜法、溶膠——凝膠法、陽極氧化技術、電鍍技術、LB技術等。6等離子體：又叫電漿，是部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產生的正負電子組成的離子化氣體狀物質。7化學氣相沉積裝置的組成：①反應氣體和載氣的供給和計量裝置；②必要的加熱和冷卻系統；③反應產物氣體的排出裝置。第5章：先進陶瓷和新型耐火材料的制備1沉淀法：在溶液狀態下將不同化學成分的物質混合，在混合溶液中加入適當的沉淀劑（OH-、C2O42-、CO32-等）后，于一定溫度下使溶液發生水解，形成不溶性的氫氧化物、水合氧化物或鹽類從溶液中析出，將溶劑和溶液中原有的陰離子洗去，再將此沉淀物進行干燥或煅燒，從而制得相應的超細陶瓷粉體。2共沉淀法（定義or原理）：含多種陽離子的溶液中加入沉淀劑后，所有離子完全沉淀的方法叫做共沉淀法。3沉淀法分類及其特點：①直接沉淀法：直接沉淀反應具有非平衡特點，得到的納米粒子粒徑分布寬，容易團聚，粒子的分散性也較差。②均相沉淀法：沉淀是通過溶液中的化學反應使沉淀劑慢慢生成，從而克服了由外部向溶液中加沉淀劑而造成的沉淀的局部不均勻性，導致沉淀不能再整個溶液中均勻出現的缺點。均勻沉淀反應具有非平衡或接近平衡的特點，得到的納米粒子密實、粒徑小、分布寬，團聚較少。③共沉淀法：可以分為單相共沉淀和混合物共沉淀。按照沉淀劑加入的順序可以分為順序共沉淀，反序共沉淀，并流共沉淀。順序共沉淀常用于制復合納米微粒，但因沉淀有先有后而使產物不均勻。反序共沉淀因為沉淀劑過量，金屬離子濃度超過溶度積，產物中各組分分散均勻。并流共沉淀整個過程中各離子濃度相同，生成的粒子在組成、性質、大小、分布上差異較小。4凝膠注模成型：在低粘度高固相含量的料漿懸浮液中加入少量的有機單體，然后利用催化劑及引發劑，使懸浮體中的有機單體聚合交聯形成三維網狀結構，從而使液態漿料原位固化成型，然后再進行脫模、干燥、去除有機物、燒結，得到所需的陶瓷零件。5直接凝固注模成型原理：基于內部化學反應使分散顆粒的表面電荷降低，進而懸浮體變得不穩定的機制。利用生物酶催化有機物質分解反應或者有機物質慢速自分解反應等方法，使預先加到漿料中的少量物質發生化學反應，放出一些H3O+OH-或者高價金屬離子，從而改變懸浮液PH值或改變漿料中的離子濃度，使雙電層的電位接近于0，從而使高固相含量的陶瓷漿料注模前反應緩慢進行，漿料保持低粘度，注模后反應快速進行，漿料凝固，使流態的漿料成型為固態的坯體。6直接注模成型的特點：(1)可成型出高固相體積分數（55%～70%）且顯微結構均勻的復雜形狀的陶瓷制品，特別適用于大截面尺寸的試樣；(2)不需加入粘結劑，不需要或只需少量的有機添加劑（0.1~1.0%），坯體不需脫脂，體密度均勻，相對密度高（55%~70%）；(3)化學反應可控制。即漿料澆注前不產生凝固，澆注后可控制反應進行，使漿料凝固。同時反應在常溫下進行，并且產物對坯體性能或最終燒結性能無影響；(4)模具結構簡單，模具材料選擇范圍廣模：塑料、金屬、橡膠、玻璃等均可應用，加工操作簡單，成本低。7反應熱壓燒結：針對高溫下在粉料中可能發生的某種化學反應過程，因勢利導，加以利用的一種熱壓燒結工藝。8反應熱壓燒結可分為相變熱壓燒結、分解熱壓燒結、分解合成熱壓燒結。9反應熱壓燒結的推動力：表面自由能、機械推動力和化學反應能。10微乳液：微乳液是由水、油（有機溶劑）、表面活性劑和助表面活性劑組成的透明或半透明的、低粘度、各相同性的熱力學穩定體系。O/W是水包油W/O是油包水第6章晶體材料的制備1人工晶體：使用人工方法合成出的晶體。2壓電晶體：當對某些晶體擠壓或拉伸時，該晶體的兩端就會產生不同的電荷，這種晶體就叫壓電晶體。3閃爍晶體：在高能粒子的撞擊下，能將高能粒子的動能變為光能而發出熒光的晶體，稱為閃爍晶體。4均勻成核：成核過程中，在亞穩相系統中空間各點出現穩定相的幾率都是相同的。5非均勻成核：成核過程中，穩定相優先地出現在體系中的某些局部區域。6水溶液生長法維持過飽和度的方法：1）根據溶解度曲線，改變溫度；（2）采取各種方法，減少溶劑，改變溶液成分；（3）通過化學反應控制過飽和度；（4）用亞穩相控制過飽和度。7降溫法的原理：利用物質較大的正溶解度溫度系數，在晶體生長過程中逐漸降低溫度，使析出的溶質不斷地進行生長。適用范圍：溶解度和溫度系數都較大的物質，并需要一定的溫度區間。而這一溫度區間是有限制的，溫度上限由于蒸發量過大而不宜過高，溫度下限太低，晶體生長不利。一般來說，比較合適的起始溫度是50——69℃，降溫區間以15——208流動法：優點：（1）生長溫度和過飽和度都固定，使晶體始終處在最有利的溫度和最合適的過飽和度下生長，避免了因生長溫度和過飽和度變化而產生的雜質分凝不均勻和生長帶來缺陷，使晶體完整性良好。（2）生長大批量的晶體和培養大單晶不受溶解度和溶液體積影響，但受生長容器大小的影響。缺點：設備比較復雜，調節三槽之間的溫度梯度和溶液流速之間的關系需要有一定的經驗。9蒸發法的原理：蒸發法生長晶體的基本原理是將溶劑不斷蒸發減少，使溶液保持在過飽和狀態，從而使晶體不斷生長。適用范圍：溶解度較大而其溫度系數很小或者具有負溫度系數的物質。10助熔劑法分類：自發成核法、籽晶生長法籽晶生長法：是在熔體中加入籽晶的晶體生長方法。主要目的是克服自發成核時晶粒過多的缺點，在原料全部熔融于助熔劑中并成為過飽和溶液后，晶體在籽晶上結晶生長。包含：頂部籽晶法、底部籽晶法。熔體生長方法：1.正常凝固法（溶質保守系）特點：在晶體開始生長時，全部材料處于熔態（引入的籽晶除外），在生長過程中，材料體系由晶體和熔體兩部分組成，生長時不向熔體添加材料，而是以晶體的生長和熔體的逐漸減少而告終。包含：提拉法，坩堝下降法，晶體泡生法，弧熔法2.區熔法（溶質非保守