无机精细化学品与材料

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三、研究重点
和有机精细化学品有大的区别。
不是合成更多的化合物，而是改变现有物质的微结构， 赋予其新功能。
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一、单晶化工艺技术
单晶体是整个固体中的原子规则有
序排列的结构
非晶体是短程有序而宏观无序
的周期性结构
多晶体是许多微小单晶的聚合体，即由许 多取向不同的晶粒组成。
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晶体的热学、电学、声学、光学、磁学及力学等 性质都与晶体内部原子排列的特点紧密相关。
金属醇盐容易水解，产生构成醇盐的金属氧化物、
氢氧化物或水合物沉淀。
典型的例子：由金属醇盐合成钛酸钡和钛酸锶。
将Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4以等摩尔混合水解，
再经后处理得到粒径小于15nm，纯度达到99.98%
以上的BaTiO3超细粉。
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3、水热法
水热反应是指在水溶液中，或大量水蒸汽存在下， 高温高压下或高温常压下进行化学反应过程。初 步研究认为水热条件---高温高压下可以加速水溶 液中的离子反应和促进水解反应，有利于原子、 离子的再分配和重结晶，具有很广的实用价值。 比如说：ZrO2、Al2O3、TiO2、CrO2等
物化性质（可通过化工辞典/食品百科查取）
白色针状或棒条状晶体。熔点62℃。微有氯气气味。易溶于水，溶液
呈碱性。常温下较稳定，受热易分解。在水溶液中可直接与钙、镁及
重金属离子形成不溶性磷酸盐结晶，使水软化，同时可使溶液中不溶 性杂质凝聚而沉降。
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和主要用途
在医院、食品加工、牛奶厂、啤酒厂、洗衣店和 其他行业中广泛用于器械的消毒处理，餐馆及家 用餐具的清洗和消毒，浴池、游泳池公用水、饮
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三、锂化物
早年，锂主要用于医药工业。随着对锂各种性能 的进一步研究，应用范围越来越广。比如说用锂
片做阴极的锂电池 ，能源密度相当于锰电池的10
倍。用于电视机显像管添加剂、耐热玻璃、多孔
薄膜是物质的一种形态，其膜材非常广泛，单质、 化合物或复合物，可用无机材料或有机材料来制 作薄膜。现有的制膜工艺有涂布法、溶胶-凝胶法、 化学溶液镀膜法、离子成膜法、物理蒸发法、化
学堆积法和分子束外延法等。
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§3
无机精细化学品
磷酸盐是无机盐工业中的重要产品系列，化合物 品种达120种以上。随着科学技术的发展磷酸盐正 从肥料转向功能材料。近年来，特种磷酸盐、高 纯磷酸盐、功能磷酸盐等得到了快速发展和应用。
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从应用来说，无机精细材料已被开发应用作为：高性能结
构材料（精细陶瓷）、纤维材料（石棉、玻璃纤维 ）、
能源功能材料（太阳能电池）、阻燃材料(氢氧化铝、氢氧化
镁) 、微孔材料(分子筛)、超细粉体材料、电子信息材料、
涂料和颜料、水处理材料、试剂和高纯物质等。 从应用角度而言，可以概括为工程材料（即结构材料）和 功能材料两大类。由此可见，无机精细化工材料的开发， 标志着一个国家科学技术和经济发展的水平。
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引上法（又称提拉法）：是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1917年 发明的从熔体中提拉生长高质量单晶的方法。就是在钼片或铂 片做成的坩埚中装入高纯原料，然后用电阻进行加热，在原料 熔化后加入籽晶，在受控条件下，使籽晶和熔体在交界面上不 断进行原子或分子的重新排列，缓慢地把籽晶向上提，从籽晶 开始单晶体就会逐渐长大。
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三、发展趋势
立足于丰富资源，积极发展系列化、多规格、多性能、高质量
的产品。（碳化硅陶瓷,碳化硅纤维）
注意发展与信息科学、生命科学和材料科学有关的无机精细化 工产品。 开发新的精细化工艺艺技术，大力发掘无机物潜在的特殊功能 面对现状，积极研制当前急需的产品，为深入发展无机精细化 工打好基础。
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非晶态金属材料的性能
高强度高韧性的力学性能
高导磁、低铁损的软磁性能
耐强酸、强碱腐蚀的化学特性
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三、超细化工艺技术
1.超细颗粒简介
名称
粒径
粉末或细颗粒
小1mm
微细颗粒
0.1－10um
超细颗粒
小于0.1um，通常指0.1－0.01um之间
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超细颗粒具有的奇特性质：熔点低、化学活性高、 磁性强、热传导好、对电磁波的异常吸收。起因 于“表面效应”和“体积效应”。
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§3
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无机精细化学品
一、磷酸盐精细化学品 磷酸盐作为重要的精细产品，可做涂料、粘结 剂、防锈颜料、催化剂、食品添加剂和品质改良剂等。 主要有： 磷酸盐系涂料； 磷酸盐系颜料； 磷酸盐系催化剂； 磷酸盐系离子交换剂； 磷酸盐系食品添加剂； 磷酸盐系荧光材料等。
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以氯化磷酸三钠为例，
通用的表达式是： 4（Na3PO4.11H2O）.NaOCl
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无机精细化工在发展国民经济中的作用
国民经济的重要组成部分，在当今世界新技术革 命中，无机精细化工是信息科学、生命科学和材 料科学三大前沿科学发展的物质基础。
特殊的优异的性能，比如说具有高硬、高强、轻
质、不燃、耐高温、耐腐蚀、耐磨擦等。
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精细化工艺技术
以前对无机化合物的认识和应用主要只停留在表面的，近
（NH2）2CO + 3H2O→2NH4OH +CO2
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生成的NH4OH与金属离子作用形成沉淀，也即NH4OH起沉淀剂作用。
通过控制化学反应可以控制NH4OH的生成速度，也 即控制了沉淀剂的加入速度，进而可以控制超细颗粒的 生长速度。
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2、醇盐法
醇盐法是利用金属醇盐水解制备超细粉体材料。
用水的净化，废旧棉织品的清洗消毒，墨渍、血
渍、汗渍、茶垢等的去除等。
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2.主要生产方法
（1） 磷酸三钠和次氯酸钠的水溶液混合，反应生成复合 物，再经过一系列的后处理过程得产品；
（2）以一定配比的磷酸和氢氧化钠与氯气逆相接触，对 形成的液体混合物后处理得产品。
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工业上一般用第一种
主要工艺条件：
代化学和物理的发展为揭示物质本质的奥秘提供了理论依
据，各种分析方法和精密度测试技术的确立有力地推动了 对无机物物性的更深层次的认识。 人们在充分认识了各种材料物性规律的基础上，一方面为 合成新材料提供了理论和方法，更重要的是，大量为改善 已有材料的性能和挖掘已有材料的潜在特殊功能开辟了道 路。无机精细化学品在很大程度上就是通过物理和化学新 工艺，对已有的无机物进行精细化工加工而制得的。
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导模法：从熔体人工制取单晶的方法之一，同样 是在钼制的坩埚中加入原料，在电炉中加热，然 后在熔融的原料中插入一个中间开槽的导模，通 过导模进行拉片，就得到片状单晶体。运用此种 方法可以直接制得片状单晶体。
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梯度法：与前面几种一样，也是先将原料熔融， 只不过是事先在坩埚中央放有一粒籽晶，然后缓 慢降低炉温，控制气体流量，就能得到长成大块 的单晶体。使用该方法，可以得到直径达到30厘 米，厚度12厘米的蓝宝石晶体。
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表面改性技术
丝光羊毛衫与普通羊毛衫
表面改性
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，改变其原来表面的性能或功能。
改性方法可以分为无机改性、有机改性和复合改性三大类。
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表面改性的目的：
改善超细粉体材料易团聚的缺点
改善粉体材料的某些性能
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1、无机改性
主要有铝、钛、锆、硅、磷、氟化物等的盐类或水溶液，利用其在 粉体的表面形成一层氧化物包膜或复合氧化物包膜，从而提高粉体 的热稳定性、耐候性、化学稳定性以及在有机物中的分散性的适度 改善。如无机物如羟基磷灰石组成与人体骨类似，具有良好的生物 相容性、生物活性、骨传导性等优点, 但是脆性、降解速率太慢, 满 足不了骨修复的要求而限制了其应用。有机聚合物材料具有较好的 韧性，但缺乏生物活性。采用表面改性可以有效改变复合材料的相 界面，提高复合材料的各方面性能。
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2.1 概述
一、分类与研究范畴
陶瓷零件
无机精细化学品——属于无机化合物的精细化工产品。
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无机精细化工——无机精细化学品和无机精细材料
单质 无机精细化学品
锂、钠、镁、硅等
无机化合物
无机过氧化物 碱土金属化合物 硼族化合物 氮族化合物 硫族化合物 过渡金属化合物……….
无机精细材料
工程材料（精细陶瓷） 功能材料（纤维材料、阻燃材料、超细分体材料）
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二、非晶化工艺技术
非晶态（无定形材料、无序材料、玻璃态材料） 是物质的另一种结构形态。非晶态是由晶态转变 而来的。 与晶态相比，有两个最基本的区别：
原子排列不具有周期性 非晶态材料属于热力学的亚稳态。
有继续释放能量、向平衡状态转变的倾向但必须克服一定的能垒，因此非晶态的亚稳态 区别于晶态的稳定性，位垒越高，非晶态越稳定，越不容易结晶化。位垒的高低也直接 关系到非晶态材料的实用价值和使用寿命。
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2、有机改性
主要用于高聚物，常用的主要有两类：表面活性 剂和偶联剂。
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3、复合改性
用于高聚物的各种填料、粉体助剂，为了提高耐 热性、耐候性和化学稳定性，往往先用无机改性 剂进行包膜，然后再用有机改性剂处理，增强无 机粉体材料与聚合物的亲合力，从而取得更理想 的综合效果。
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五、薄膜化技术
主要有气相法、液相法和固相法等。
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化学法
1、沉淀法
（1） 定义：在原料溶液中添加适当的沉淀剂，使原料中的阳离子 形成各种细颗粒形式的沉淀物。 （2）不利因素
直接加入沉淀剂，会造成沉淀剂局部浓度过高，使沉淀中极易夹带其他杂质 和产生颗粒粒度不均匀。
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（3）常用改进方法
预先加入某种物质，获得粒度均匀、纯度高的超细粒 子，常采用尿素。
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目前非晶态材料包括非晶态金属及合金、非晶态 半导体、非晶态电介质、非晶态离子导体、非晶 态高聚物和氧化物玻璃。
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非晶态合金
是在研究晶态合金快速淬火处理的过程中意外发现的。
大多数纯金属无法非晶化。 要制备非晶态合金，最主要的条件是有足够快的冷却速度，冷却到 材料的再结晶温度以下。 制备方法：液相急冷法、气相沉积法和镀层法三种。
a.溶解反应 磷酸三钠加入到过量的次氯酸钠水溶中，控制反应温 度（60℃）左右，快速搅拌，在15~20min内快速完成。
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b.冷却结晶 温度25~35℃，时间1h为宜； c.干燥
干燥过程随温度的升高，产品中有效氯成分分解加快； 一般采用干燥空气35~50℃对产品进行干燥，以35℃干燥 最好。
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第二章
无机精细化学品与材料
常见无机化合物
CaCO3
精 细 化
电子材料工业、光化学材料工业、传感器材料等
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概 述
无机精细化工就是精细化工中的无机部分，在整 个精细化工大家族中，起步相以较晚，产品较少， 然而近几年来发展趋势越来越明显。
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2.1 概述
2.2精细化工艺技术 2.3无机精细化学品
二、硼化物精细化学品
含硼化合物的精细化工产品广泛应用于日用化工、 医药、轻纺、玻璃、陶瓷、搪瓷、治金、机械、 电子、建材、石油化工及军工、尖端技术等各部
门的各学科领域中。硼能与许多种金属形成硼化
物，不仅熔点高、硬度大，而且有良好的导电性。
可用来做高温热电偶材料、半导体及原子反应堆
材料等。比如过硼酸钠和硼酸锌等。
如果利用某种技术，将寻常多晶态物质制成具有一定使用尺寸的单晶体或非晶体， 都可赋于原物质新的特性和功能，变成新型功能材料，使其具有更多更大的应用价值。
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单晶化工艺主要有：
焰熔法：顾名思义，就是采用2000度以上的火焰， 将材料熔融，然后生成一定形状晶体的方法。这 种方法具有设备简单，晶体生长速率快等优点， 是目前生长高熔点单晶体常用工艺。
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2.超细化的原因——物质化学活性的影响因素
表面效应：固体的表面原子因和内部原子因所处的环 境不同，而呈现比较高的化学活性的现象。
体积效应：相同体积下，粒经越小，比表面积越大， 也即表面原子数目越多，化学活性越高。
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制备方法：机械力粉碎和化学及物理方法 物理方法很难达到微米级以下，化学及物理方法
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二、硼化物精细化学品
如硼酸锌为阻燃剂 如：过硼酸钠[NaBO2· H2O2· 3H2O]
1、用途 氧化剂，织物的漂白和脱脂，及用作消毒剂和杀菌剂，也用作洗涤 剂、脱臭剂、电镀溶液的添加剂、分析试剂、有机合成聚合剂以及制 造牙膏、化妆品等的助剂。
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三、钨、钼化合物
钨、钼化工产品是冶金工业、电器和电子工业、 化学工业以及玻璃、陶瓷工业重要的中间体和原 材料。比如二硫化钨是新型固体润滑剂，钼酸锌 是新一代无公害白色无毒防绣颜料。