材料制备技术 第一章 绪论PPT课件

09.11.2020
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沸石分子筛（硅铝酸盐）的合成：
硅铝酸盐晶体是一类具有一定孔道结构 的无机化合物，已被广泛应用在催化领域 .因 为催化材料不仅与活性组分的结构及其物化 特性有关，而且往往与其表面性能有关。因 而需要合成具有特定孔道结构的晶体，以满 足分子的吸附、解吸、内扩散，反应物、产 物与中间体分子结构和反应性能方面的要 求。
另一方面，由于特种合成技术和操作的应 用，使大量新的合成路线和方法应运而起。
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再一方面，目前为了开拓边缘学科的发展 需要研究与合成各种各样的新型无机物和 物相，特别是大量与生物等有关的特殊配 合物和金属有机物。由于起始物料的稀缺 和昂贵，因而无机合成中的半微量甚至微 量合成技术问题，也愈来愈提到日程上来。
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材料的合成包括两方面的内容： 一方面，研究新型无机材料的合成
另一方面，研究已知无机材料的新合 成方法及新合成技术
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无机材料合成与制备的发展有四个基本问 题：
1. 材料合成与反应规律的问题 以具有一定结构、性能的新型无机化合
物或无机材料的合成路线的设计和选择，化 合物或材料合成途径和方法的改进及创新是 无机合成研究的主要对象。
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按应用领域划分
电子材料 航空航天材料 核材料 建筑材料 能源材料 环境材料 生物材料
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按功能特征划分
结构材料 是以力学性
能为基础，制造受力构 件所用材料。
功能材料主要利用物
质的独特物理、化学性 质或生物功能而形成的 一类材料。
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按技术成熟程度 及发展前景划分
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一些沸石分子筛的结构图
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如何合成具有规整孔道结构的沸石分子筛？
首先，研究者必须大量总结合成规律与生 成产物结构之间的关系。
其次是尽力探索这类多孔结构晶态硅铝酸 盐的生成机理，以了解究竟哪些反应和因 素在影响着晶格中孔道结构的生成。
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传统材料: 已经成熟且在工业中已
批量生产并大量应用的材料，如钢 铁、水泥、塑料，普通陶瓷等
新型材料：指那些正在发展、且
具有优异性能和应用前景的一类材 料
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第2节 无机材料合成与制备的 几个基本问题
材料合成与制备是指通过一定的途径，从 气态、液态或固态的各种不同的原材料中得到 化学及性能上不同于原材料的新材料。
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无机合成的发展主要决定于人们对 其合成化学和反应规律认识的深化。因 此，熟练而又深入地掌握无机合成化学 的反应规律、特点及其原理是非常必要 的。
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2. 无机材料合成与制备中的实验技术和方法 问题
一方面，很大部分特种结构和特种性能的 无机材料以及某些反应路线只能在特殊实 验技术条件下才能完成 。
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3. 无机功能材料的复合、组装与杂化 ① 材料的多相复合
② 材料组装中的宿-客体化学（host-guest chemistry）
③ 无机-有机纳米杂化
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二、极端条件下的合成路线、反应方法 与制备技术的基础性研究
所谓极端条件是指：超高压、超高温、 超高真空、超低温、强磁场与电场、激光、 等离子体等。
在这个方向的研究中，主要以下类三类作 为研究对象：
1. 特殊结构的无机化合物和材料
具有特殊性能的无机化合物都有其本身特 点的结构与组成
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2. 特殊聚集态的无机化合物和材料
超微粒、纳米态、微乳与胶束、团簇、无机 膜、非晶态、玻璃态、陶瓷、单晶，以及不同 晶貌的物质，如晶须、纤维等等。聚集态的不 同，导致新性质和新功能的出现，因而对科学 与材料的发展均具有非常重要的意义
材料制备技术
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教材及参考书：
•《无机合成化学》张克立等 武汉大学出版社 •《无机合成与制备化学》徐如人 庞文琴 高等教育出版社 •《无机材料合成》刘海涛等 化学工业出版社 •《材料合成与制备方法》曹茂盛等 哈尔滨工业大学出版社
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第1章 绪论
材料是人类赖以生存和发展的物质基础， 人类进步的历史也是人类所用材料进步的 历史
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3.无机材料合成与制备中的分离问题
一方面要特别注重反应的定向性与反应原 料的经济性，尽力减少副产物与废料， 使反应产物的组成、结构符合合成的要 求；
另一方面要充分重视分离方法和技术的改 进和建立 。
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4.无机材Leabharlann Baidu合成与制备中的结构鉴定和表征 问题
包括对合成产物的结构确认，又包括特殊 材料结构中给主要组分的结构状态和物化 性能的测定，为了进一步指导合成反应的 定向性和选择性，还需对合成反应过程中 间产物的结构进行检测。
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众多沸石分子筛生成机理的基本模式：
SnO im (2m 4n)A(O l ) 4 H 客体分子或
离子 →T1
硅铝胶
T2
→ 沸石分子筛晶核
→T3 晶体（介稳态）→T3¨¨ → 晶体（稳态）
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此外，下列一些反应规律一种控制着合 成产物的结构和性能：
液相中多硅酸根离子的存在状态与 Al(OH)4 的聚合； 硅铝凝胶的晶化； 晶化过程中加入的客体分子对成孔的影响 和导向模板机理； 介稳态晶体间的转型
三、 仿生合成与无机合成中生物技术的应用
材料与能源、信息并列为现代科学技术的 三大支柱，新型材料与信息技术、生物技术 被认为是新技术革命的主要标志
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第1节 材料的分类
材料是人类用于制造物品、器件、构件、或 其它产品的物质，包括天然和人造的 。
金属材料 无机非金属材料 按照物理化学性质划分：有机高分子材料 复合材料
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常规的主要有组成分析、X射线衍射、各类光谱、 顺磁、核磁共振等
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近期发展起来的检测技术开始大量应用于 结构的精细分析上，如LEED（低能电子衍 射）、AES（俄歇电子能谱）、ESS（低速 离子散射光谱）
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第3节 无机材料合成与制备化学中若干 前沿课题
一、 新合成反应、路线与技术的开发以及相 关基础理论的研究