无机合成与制备化学
无机合成制备化学学习综述
无机合成与制备化学学习综述无机合成与制备化学是一门涉及广泛的学科，无机合成与制备的发展是紧随着化学工业的演变二发展的，化学工业的未来将会走向原料路线多元化，无机合成技术也会由仅用于合成向元件、组装、产品方向过渡。
现代人类的衣食住行，生存环境的保护和改善，以至国防的现代化等，无不与化学工业和材料工业的发展密切相关，其中尤以合成化学为技术基础的化学品与各类材料的制造与开发更是起着最为关键的作用。
一、无机合成与制备化学概况无机合成的内容，随着合成化学、特种合成实验技术和结构化学、理论化学等的发展，以及相邻学科如生命、材料、计算机等的交叉、渗透与实际应用上的不断需求，已从常规经典合成进入到大量特种实验技术与方法的合成，以至发展到开始研究特定结构和功能无机材料的定向设计合成与仿生合成等。
无机合成制备化学总的来说是围绕以下四列对象，研究无机物的合成、制备、组装以及无机材料的复合、杂化与制造路线与方法中的化学问题。
1、主要类型的无机化合物诸如配合物、簇合物、金属有机化合物、非化学计量比化合物、无机高聚物以及无机超分子体系等。
2、具有特殊结构的无机物和材料，诸如特殊孔道结构、缺陷、表面、层状等。
3、具有特定聚集态与形貌的无机物和材料、诸如团簇、纳米、膜、单晶与具有特定形貌的晶体等。
4、无机材料的复合、组装、杂化与制造。
二、常用的无机合成方法无机合成的常见方法有水热合成，化学气相沉积，高温合成，低温合成，低压合成，溶胶凝胶法，低热固相反应，胶熔合成等。
（1）、溶胶凝胶法溶胶凝胶法的基本原理将酯类化合物或金属醇盐溶于有机溶剂中，形成均匀的溶液，然后加入其他组分，在一定温度下反应形成凝胶，最后经干燥处理制成产品。
溶胶－凝胶法与其它方法相比具有许多独特的优点：1、由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。
第20章 无机合成与制备化学
成
晶
体
合成晶体
晶体概述 晶体的形成 合成晶体的方法与技术 晶体生长设备
晶体概述
什么是晶体 晶体的基本性质 晶体的分析 人工晶体的分类 晶体的应用 重要的晶体 人工晶体的研究领域
什么是晶体
物质是由原子、分子或离子组成的。当这 些微观粒子在三维空间按一定的规则进行 排列，形成空间点阵结构时，就形成了晶 体。因此，具有空间点阵结构的固体就叫 晶体 。 晶体又有单晶体和多晶体之分。单晶体就 是由同一空间点阵结构贯穿晶体而成的； 而多晶体却没有这种能贯穿整个晶体的结 构，它是由许多单晶体以随机的取向结合 起来的。
气相生长
熔体生长
Δ G =Δ H - TΔ S 固液平衡时（Te）： Δ G = Δ H - TeΔ S = 0 Δ H = TeΔ S 温度为T时： Δ G =Δ H （ Te - T）/ Te
溶液生长
成核
在某种介质体系中，过饱和、过冷却状态的出 现，并不意味着整个体系的同时结晶。体系内各处 首先出现瞬时的微细结晶粒子。这时由于温度或浓 度的局部变化，外部撞击，或一些杂质粒子的影响， 都会导致体系中出现局部过饱和度、过冷却度较高 的区域，使结晶粒子的大小达到临界值以上。这种 形成结晶微粒子的作用称之为成核作用。 介质体系内的质点同时进入不稳定状态形成新相， 称为均匀成核作用。 在体系内的某些局部小区首先形成新相的核，称 为不均匀成核作用。
有极高的硬度、稳定性好、奇特的星彩闪光或艳丽颜色的晶体，是大家所熟悉的宝石 晶体。
重要的晶体
光折变晶体
当外界微弱的光照到这种晶体上时，晶体的折射率 会发生变化，形成极为特殊的折射率光栅
可以在3cm3的体积中存储5000幅不同的图像，并可以迅速显示其中任意一幅； 可以把微弱的图像亮度增强1000倍； 可以精密地探测出小得只有10-7米的距离改变； 可以使畸变得无法辨认的图像清晰如初； 可以滤去静止不变的图像，专门跟踪刚发生的图像改变； 还可以模拟人脑的联想思维能力
陕西科技大学材料学院《无机合成》课件1.无机合成绪论
Materials science： a scientific discipline which is primarily concerned with the search for basic knowledge about the internal structure, properties, and processing of materials.
b)The basic sciences are located within the first ring or core of the s engineering disciplines (mechanical electrical, civil, chemical, etc) are located in the outermost third ring . The applied sciences, metallurgy, ceramics, and polymer science are located in the middle or second ring Materials science and enigineering is shown to form a bridge of materials knowledge from the basic sciences (and mathematics) to the engineering disciplines
Matertals engineering ： an engineering discipline which is mainly concerned with the use of fundamental and applied knowledge of materials so that the materials can be converted into products necessary or desired by society. Materiats science and materials engineering (collectively materials science and engineering) ： combines both materials science and materials engineering and form a bridge of materials knowledge between the basic sciences (and mathematics) and the engineering disciplines.
9无机合成与制备化学打印
4
例如：
一些常用的PECVD反应有：
最后一个硅烷的反应式可以用来制造非晶硅太阳能电池等。
通常这一反应发生在300℃左右的衬底表面。
采用激光
立式反应器桶式反应器
LPCVD装置
这种装置一直沿用至今，但是随着硅片直径越来越大，图中的炉体部分目前已旋转了一个90°。
变成立式炉的装置，其工作原理仍然相同。
这一工艺中的一个关键因素是必须保证不同位置(即图中炉内的气流前后位置)的衬底上都能得到很均匀厚度的沉积层。
3.4等离子体增强CVD装置（PECVD）z通过等离子体增强使CVD技术的沉积温度可以下降几百度，甚至有时可以在室温的衬底上得到CVD薄膜。
以下是几种PECVD装置
3.5 原子层CVD装置。
陕西科技大学材料学院《无机合成》课件19无机合成-水热法
主讲：曹丽云
2007.11 陕科大
第十九章
水热与溶剂热合成法
水热与溶剂热合成:是指在一定的温度 (100~1000‘C)和压强(1~100MPa)条件下利用溶液中 的物质化学反应所进行的合成， 水热合成反应是在 水溶液中进行，溶剂热合成是在非水有机溶剂热条件 下的合成。 水热合成化学侧重于研究水热合成条件下物质的反 应性，合成规律以及合成产物的结构与性质。 水热与溶剂热合成:可以合成水晶单晶等无机晶体 材料和沸石分子筛等介孔材料；模拟出在水热条件下 的海底世界，以期对生命分子从简单到复杂的进化过 程给以理论上的说明和研究探索。
六、脱水反应 ：在一定温度一定压力下物质脱水结晶 的反应。 例如：
七、分解反应 ：在水热与溶剂热条件下分解化合物 得到结晶的反应。 例如：
八、提取反应 ：在水热与溶剂热条件下从化合物(或矿物) 中提取金属的反应。 例如：钾矿石中钾的水热提取，重灰石中钨 的水热提取。 九、氧化反应 ：金属和高温高压的纯水、水溶液、有机 溶剂得到新氧化物、配合物、金属有机化 合物的反应。超临界有机物种的全氧化反 应。 例如：
六、等静压内加热高压容器 内热外压式容器：是将加热电炉和试样都装 在高压容器之内，同时由外部高压系统向容器腔 内供给流体压强。 这种容器的特点是：内腔较大，实验的温度 和压强较外热力容器更高一些。 最早的内热压强容器装置于1923年由亚当斯 设计的，戈朗松1931年加以修改，并用它进行 硅酸盐溶解度的实验。 这种装置传递压强的流体必须不造成电炉的 炉丝短路，因此水热实验需进行焊封金属管技术。
(5)按加热条件 分类为外热高压釜，在釜体外部加热；内热 高压釜，在釜体内部安装加热电炉。 (6)按实验体系 分类为高压釜，用于封闭系统的实验；流动 反应器和扩散反应器，用于开放系统的实验。 能在高温高压下，使溶液缓慢地连续通过反 应器。可随时提取反应液。
6无机合成与制备化学打印
第1节 引 言
高压作为一种典型的极端物理条件 能够有效地改变物质的原于间距和原子壳层状态 被用作一种原子间距调制、信息探针和其它特殊
的应用手段 帮助人们从更深的层次去了解常压条件下的物理
现象和性质 发现只在高压环境才能出现的新现象、新规律、
新物质、新性能、新材料
通常需要高压手段进行合成的有以下几种情况： 在大气压(0.1 MPa)条件下不能生长出满意的晶体； 要求有特殊的晶型结构； 晶体生长需要有高的蒸气压； 生长或合成的物质在大气压下或在熔点以下会发生分解； 在常压条件下不能发生化学反应而只有在高压条件下才能
发生化学反应； 要求有某些高压条件下才能出现的高价态(或低价态)以及其
2．高温的测量
在静高压装置高压腔内试样温度的测量中，最常用的方 法，是热电偶直接量浚法。因为是在高压作用下的热电偶高 温测量，技术上有较大的难度，如果积累一定的经验，可以 获 得 较 高 的 测 试 成 功 率 和 精 确 度 。 常 用 的 热 电 偶 有 Pt30 ％ Rh—Pt6％Rh，Pt—Pt10％Rh，以及镍铬—镍铝热电偶。其 中双铂铭热电偶的热和化学稳定性很好，对周围有很强的抗 污染能力，其热电动势对压力的修正值很小，可适用于 2000K范围的高压下的高温测量。
4. 2 柯石英和斯石英的合成
另一个典型的高压高温多型相转变的例子，是 1953年Coes L以α-SiO2为原料在矿化剂的参与下， 利用3.5 GPa、2050 K、15 h的高压高温条件，使它 转变成具有更高密度的柯石英（Coesite）。以后 Stishov等人又使柯石英在16.0 GPa和1500~1700 K 的条件下转变成密度更高的斯石英(Stishovite)。
陕西科技大学材料学院《无机合成》课件1112无机合成水解法沉淀法
1．沉淀的生成 沉淀的生成：一般要经过晶核形成和晶核 长大两个过程。 聚集速度：将沉淀剂加入到试液中，当形 成沉淀的离子浓度的乘积超过该条件下沉淀 的溶度积时，离子通过相互碰撞聚集成微小 的晶核，晶核就逐渐长大形成沉淀微粒。 这种由离于形成晶核，再进一步聚集成沉 淀微粒的速度称为聚集速度。 定向速度：在聚集的同时，构晶粒子在 一定晶格中定向排列的速度称为定向速度。
可是Ｍｇ、Ｂe、Al等金属为了进行反应却需要Ｈ ｇＣｌ２等作催化剂。
在合成由金属与有机醇不能直接反应得到 的金属醇盐时，可利用金属卤化物尤其是氯化 物来代替金属。氯化物与醇的反应是ＳＮ２反应， 在反应中氯离子与醇盐负离子置换的容易程度， 受接受亲核攻击的氯化物金属离子的电负性影 响很大。 例如Ｓｉ、Tｉ、Ｚr、Ｔｈ的顺序，这些 元素的电负性减小，随之这些氯化物与乙醇的 反应性也减小，故不产生氯离子与醇盐负离子 间的完全置换，为了使反应完全，吡啶，三烷 基胺和钠醇盐之类的碱的存在是必不可少的， 如
一般极性强的盐类，如BaSＯ4，CaＣ2Ｏ4等， 具有较大的定向速度，易形成晶形沉淀。 而氢氧化物只有较小的定向速度，一般形成非 晶形沉淀。特别是高价金属离子的氢氧化物，如 Fe(OH)3，Al(OH)3等，结合的OH—越多，定向排 列越困难，越容易形成非晶形或胶状沉淀。 因此，溶解度较大、溶液较稀、相对过饱和度 较小，反应温度较高，沉淀后经过陈化的沉淀物一 般为晶形； 而溶解度较小、溶液较浓、相对过饱和度较大， 反应温度较低，直接沉 淀的沉淀物为非晶形。 晶形沉淀的颗粒较大，纯度较高，便于过滤和 洗涤，而非晶形沉淀颗粒细小，吸附杂质多，吸附 物难以过滤和洗涤，可通过稀电解质溶液洗涤和陈 化的方法来分离沉淀物和杂质。
表3．7依靠金属醇盐水解得到的沉淀形态
无机合成与制备化学的研究进展探析
无机合成与制备化学的研究进展探析摘要：随着我国经济建设的高速发展，目前我国在化学制备方面取得了相当大的进展。
在无机物制备方面，合成新的无机物以及研究新的合成方法是目前需要着重注意的问题。
而对无机物合成以及制备的方法进行讨论，也能够带动我国的科研以及化学工业方面的发展。
文章主要从无机合成以及制备化学的方面展开讨论，研究了目前制备化学以及无机合成方面的研究进展。
关键字：无机合成；制备化学；研究进展；探析无机合成以及制备化学对于我国的化学工业而言的意义十分重要。
研究无机合成以及制备化学的相关技术，不仅能够带动我国化学工业的发展，同时也能够让我国的多个领域的工业技术得到发展。
在近年来，我国的无机合成以及制备化学的技术已经取到了突破性的进展。
由于无机合成的化学研究在无机化学的固体材料研究以及材料研究方面占有相当重要的地位，尤其是近年来我国在固体材料化学以及配位材料化学方面开辟了许多新的领域，因此无机合成以及制备化学也就显得更加重要。
通过对国际上的无机合成以及制备化学的各种技术进行研究，就能够对我国的无机合成以及制备化学方面提供更多的研究材料，对我国的化学工业以及经济发展有着相当重要的意义。
1 极端条件下的无机合成以及制备的方法化学反应的过程中，外界影响的作用十分重要。
在目前由于科学技术的发展，以往无法实现正常化学反应的条件也因为科技发展的原因成为了现实。
例如，一些研究人员开始广泛的使用极端条件来进行制备化学以及无机合成。
同时也可以通过现代科技来模拟出宇宙空间中高真空、无重力的条件。
而通过这些条件进行制备的化合物，纯度往往十分高。
同时，在超高压的环境下，很多物质的内外层轨道距离以及禁带宽度也会发生改变，从而能够让一些元素的通稳定价态以及普通条件下能够形成较大的区别，而且在还有超声合成以及超临界流体反应制备的方式来进行制备，因此目前在极端条件下的无机合成以及制备已经较为容易。
2 软条件下的无机合成以及制备方法研究软条件是一种和极端条件相对的条件，也就是说在软条件下的无机合成以及制备一般都是在温和的条件下进行的化学反应。
无机合成与制备化学题目
无机合成与制备化学题目一、填空题1．合成反应中常用作为反应能否进行的依据, 一般当其值在范围内时，表明可用于合成反应。
2．温度是沸石合成中重要的因素之一，高水含量的沸石一般要求，而低水含量的沸石一般要求。
3．碱金属与液氨反应后生成溶液。
该反应速率一般很慢，通常需要作为催化剂。
4．除水干燥剂的作用方式有和两种。
沸石分子筛属于型干燥剂，与其他脱水剂相比，其优点是。
5．固相化合物的合成反应中，其反应速度与产物层的厚度成比，为缩短反应时间，通常将阳离子制成，这种方法也叫做合成法。
6．金属簇合物与一般多核化合物的区别在于和。
7．合成反应中常用的调节反应速率的手段有，，，和。
8．使用干冰作为低温源时，为了提高致冷效果，需加入一些，常用的有。
9．高温固相合成反应中，1000℃以上的电热材料不能选用。
在实验室中通常是用法来制备的。
10．O311．在合成具有强还原性的特殊低价态化合物时，对溶剂和气氛的要求很高，这种要求一般是和，这是由于的原因。
12．用水热法合成Na-Si-Al-O 分子筛时，产物的孔径与有关，一般在时孔径较大。
13．化学气相沉积是利用在气相或气固界面上反应生成的技术。
14．一些物质本身在高温下会气化分解然后在沉积反应器稍冷的地方反应沉积生成等形式的产物。
15．金属有机化合物通常指含有的化合物，在许多方面B、Si、P和As元素有机化学类似于相关的金属有机化学。
16．主族金属和碳键的形成可大致分类为：、、、。
17．离子迁移产生的微波能损失与被解离的、和有关，并受离子与溶剂分子之间相互作用的影响。
18．获得等离子体的方法和途径是多种多样的，微波等离子体是靠的办法获得的。
19．在合成配位化合物时，加入辅助配体的作用主要有：，。
20．由三氯化铬与乙酰丙酮水溶液合成配合物时，在反应液中加入尿素的目的是。
21．分子筛表面具有，因而对极性分子有很大的亲和力。
22.延伸固体按连续的化学键作用的空间分布可分为___________、___________、___________。
无机合成与制备化学期末复习材料
高温合成在高温的条件下，反应物分子易于扩散，在扩散的过程中形成新相，新的物质或新材料，此过程称为高温合成。
在高温的条件下，反应物分子易于扩散，在扩散的过程中形成晶核，晶核不断生长，形成新的物质或新材料，此过程称为高温固相合成。
该反应在热力学上是完全可以进行的，但在实际中，该反应需要很高的温度条件 下才能进行，而且进行的非常缓慢，在1200°C 下，几乎不反应，而在1500°C 下，也要需要几天反应才能完成。
需要几天反应才能完成。
在一定的高温条件下，MgO 与Al203的晶粒界面间将产生反应而生成产物尖晶石型MgAl204层。
这种反应的第一阶段将是在晶粒界面上或界面邻近的反应物晶格中生成MgAl204晶核，实现这步是相当困难的，因为生成的晶核与反应物的结构不同。
因此，成核反应需要通过反应物界面结构的重新排列，其中包括结构中阴、阳离子键的断裂和重新结合，MgO 和Al203晶格中Mg2+和Al3+离子的脱出、扩散和进入缺位。
高温下有利于这些过程的进行，有利于晶核的生成。
同样，进一步实现在晶核上的晶体生长也有相当的困难。
因为对原料中的Mg2+和Al3+来讲，则需要横跨两个界面的扩散才有可能在核上发生晶体生长反应，并使原料界面间的产物层加厚。
因此很明显地可以看到，决定此反应的控制步骤应该是晶格中Mg2+和A13+离子的扩散，而升高温度是有利于晶格中离子扩散的，因而明显有利于促进反应。
另一方而，随着反应物层厚度的增加，反应速率是会随之而减慢的。
曾经有人详细地研究过另一种尖晶石型NiAl2O4的固相反应动力学关系，也发现阳离子Ni2+、A13+通过NiAl2O4产物层的内扩散是反应的控制步骤。
产物层的内扩散是反应的控制步骤。
综上所述，可以得出影响这类固相反应速率的主要应有下列三个因素：(a)反应物固体的表面积和反应物间的接触面积；(b)生成物相的成核速度；(c)相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速度。
无机合成与制备化学的研究进展探析
２ 软条件下 的无机合成 以及制备方法研 究
５ 结语
软条件是一种 和极 端条件相对 的条件 ，也就是说在软条件下 的无 在我 国的经济 发展过程 中，科技 的发展是十分重要 的。因此在无 机 合成 以及制备一般都 是在温和的条件下进 行的化学反应 。由于 软条 机合成和制备化 学的发展过程 中，也 需要进行相应 的研究 。通过对无 件 自身的特点 ，反应 条件十分容易掌 握，在 另一方面 ，也 能够满足材 机合成和制备化 学的研究 ，就 能够促进我国在化学方面 的发展 ，进一 料产 业化的要求 ，从而 也就能够将材料合成 的定 向程度降低 。而 因为 步的让我 国的经济 得到发展 。我 国在 无机合成与制备化学 方面需要加 软 条件下的无机合成 以及制备能够满足化学对 实验设备的要求 ，能够 强相关的研究 ，并且需要加大相关科研投入 的力度 。
研究材料 ，对我 国的化学 工业 以及经济 发展有 着相当重要的意义。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
随着我 国在科研方 面的高速发展 ， 目 前越 来越多的研究成 果已经
开始 呈现在我们眼前 。例 如在 无机合成 以及制备化 学方面 ，我 国就取 得 了相当重要的进展 。在 原本的无机化学反 应的基础上 ，通过不 断的 探 索以及研究 ，通过改变 反应过程中所需要 的条 件 ，并且将反应过程
无机合成与制备化学课本打印3
第三章低热固相合成反应第1节引言合成化学始终是化学研究的热门领域，它提供的上千万种化合物，对现代的人们从日常生活到尖端高科技都产生了不可抗拒的影响。
传统的化学合成往往是在溶液或气相中进行，由于受到能耗高、时间长、环境污染严重以及工艺复杂等的限制而越来越多地受到排斥。
虽然也有一些对该合成技术的改进，甚至有些是卓有成效的，但总体上只是一种“局部优化”战术，没有从整体战略上给予彻底的变革。
面对传统合成方法受到的严峻挑战，化学家们正致力于合成手段的战略革新，越来越多的化学家将目光投向被人类最早利用的化学过程之一——固相化学反应。
1.1 传统的固相化学固相反应不使用溶剂，具有高选择性、高产率、工艺过程简单等优点，已成为人们制备新型固体材料的主要手段之一。
但长期以来，由于传统的材料主要涉及一些高熔点的无机固体，如硅酸盐、氧化物、金属合金等，这些材料一般都具有三维网络结构、原子间隙小和牢固的化学键等特征，通常合成反应多在高温下进行，因而在人们的观念中室温或近室温下的低热固相反应几乎很难进行。
1.1 传统的固相化学例如：英国化学家West在其《固体化学及其应用》一书中所写：“在室温下经历一段合理时间，固体间一般并不能相互反应。
欲使反应以显著速率发生，必须将它们加热至甚高温度，通常是1000~1500℃”。
1993年，美国化学家Arthur Bellis等人编写的“Teaching Gen eral Chemistry，A Materials Science Companion”中也指出：“很多固体合成是基于加热固体混合物试图获得具有一定计量比、颗粒度和理化性质均一的纯样品，这些反应依赖于原子或离子在固体内或颗粒间的扩散速率。
固相中扩散比气、液相中扩散慢几个数量级，因此，要在合理的时间内完成反应，必须在高温下进行”。
1.1 传统的固相化学但是，许多固相反应在低温条件下便可发生，而且研究低温固相反应并开发其合成应用价值的意义是不言而喻的。
无机合成与制备化学一二章
1.2 无机合成化学与高新技术的关系
材料科学三大要素：制备、结构、性能
无机合成与高新技术的关系 ①原子能工业的发展推动了稀有元素的分离以及 放射性元素的研究。
②电子技术和半导体工业的发展促进了晶体材料 的制备和高纯物质的开发。
③光导纤维通信和超导科学的新成就给制造超纯物 质提出了新的要求。 ④宇宙航行，人造地球卫星→发展高能燃料/耐高温 材料。 ⑤纳米技术的出现，给合成超微细材料新的任务。
2.1 气体和溶剂在合成中的作用
气体： ①用作原料，参与化学反应 ②用作载气或保护气氛，或两者兼而有之 溶剂： 许多反应在溶剂中进行，选择适宜溶剂很重要。 一般有：水，酸，碱，醇，醚，CCl4,氯仿， DMSO，DMF，苯，丙酮，乙腈等。
④多种体系的结合已成为制备无机固体材料的重 要途径。 如：有机一无机杂化材料，有机一无机纳米复 合材料，沸石分子筛等 ⑤运用其它领域的研究成果用之于无机固体材料 的合成 如：结构研究成果、定向合成
1.5 无机化合物的表征
组成分析
1. 湿法化学分析：重量分析、容量分析（滴定分析） 2. 原子光谱法： ① AAS (atom absorption spectrometry) 原子吸收光谱法： 将溶液中的离子或分子转化为原子，原子吸收特征光 谱，吸收光强度A与原子浓度C符合朗格一比耳定律， 根据A=kC可测大多数金属元素和少数非金属元素 工作曲线如下图：
吡啶-2,6-二羧酸（H2DPA）
Na3Tb(PDA)3· 8H2O Band (cm1) Assignment Band (cm1)
H2PDA Assignment
3417, 3086
1627 1435 1375 1394
无机物的制备又称为无机合成,是利用化学反应通过某些实验方法
无机物的制备无机物的制备又称为无机合成，是利用化学反应通过某些实验方法，从一种或几种物质得到一种或几种无机物质的过程。
无机化合物种类很多，到目前为止已有百万种以上，各类化合物的制备方法差异很大，即使同一种化合物也有多种制备方法。
为了制备出较纯净的物质，通过无机制备得到的 “粗品”往往需要纯化，并且提纯前后的产物，其结构、杂质含量等还需进一步鉴定和分析。
1．无机物制备的方法（1）利用水溶液中的离子反应制备 利用水溶液中的离子反应制备化合物时，若产物是沉淀，通过分离沉淀即可获得产品；若产物是气体，通过收集气体可获得产品；若产物溶于水，则采用结晶法获得产品。
例如在本实验中，得到的产物明矾即为沉淀，采用减压过滤分离。
（2）由矿石制备无机化合物 由矿石制备无机化合物，首先必须精选矿石，其目的是把矿石中的废渣尽量除去，有用成分得到富集。
精选后的矿石根据它们各自所具有的性质，通过酸溶或碱熔浸取、氧化或还原、灼烧等处理，就可得到所需的化合物。
例如，由软锰矿MnO 2制备KMnO 4。
软锰矿的主要成分为MnO 2，用KClO 3作氧化剂与碱在高温共熔，即可将MnO 2氧化成KMnO 4，此时得到绿色熔块。
3MnO 2 + KClO 3 + 6KOH 3KMnO 4 + KCl + 3H 2O 高温熔融用水浸取绿色熔块，因锰酸钾溶于水，并在水溶液中发生歧化反应，生成KMnO 4。
3MnO 4 + 2H 2O 2MnO 4- + MnO 2 + 4OH -2-工业生产中常常通入CO 2气体，中和反应中所生成的OH －离子，使歧化反应顺利进行。
3MnO 4 + 2CO 2 2MnO 4- + MnO 2 + 2CO 32-2- （3）分子间化合物的制备 分子间化合物是由简单化合物按一定化学计量关系结合而成的化合物。
其范围十分广泛，有水合物，如胆矾CuSO 4·5H 2O ；氨合物，如CaCl 2·8NH 3；复盐，如光卤石KCl ·MgCl 2·6H 2O ，明矾K 2SO 4·A12(SO 4)3·24H 2O 和摩尔盐(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O ；配合物，如[Cu (NH 3)4]SO 4，K 3[Fe(C 2O 4)3]·3H 2O 和[Co(NH 3)6]C13等。
第3讲无机材料的合成与制备(一)
物质的可能 输运途径：
晶体的晶格内部、 表面、晶界 位错 裂缝…
成核和产物层增长速度哪个更慢？
反应即使在高温下也进行缓慢，而且反应 速率随产物层厚度的增加而降低。
反应速率的影响因素
固体原料的表面积
面 (高速球磨、替代原料…) 积
各种原料颗粒之间的接触面积
产物相的成核速率
速 率
离子通过各种物相特别是 产物相的扩散速率。
温下经历一段合理时间，固体间一般并不能相互反应。欲使反应以 显著速率发生，必须将它们加热至甚高温度，通常是1000— 1500℃”。
1993 年 ， 美 国 化 学 家 Arthur Bellis 等 人 编 写 的 “ Teaching General Chemistry，A Materials Science Companion”中也 指出：“很多固体合成是基于加热固体混合物试图获得具有一定计 量比、颗粒度和理化性质均一的纯样品，这些反应依赖于原子或离 子在固体内或颗粒间的扩散速率。固相中扩散比气、液相中扩散慢 几个数量级，因此，要在合理的时间内完成反应，必须在高温下进 行”。
MgO晶胞
Al2O3晶胞
MgAl2O4晶胞
第二步：MgAl2O4层的增厚
反应起始界面 MgAl2O4产物层
MgO
Al2O3
两个界面： MgO/MgAl2O4； MgAl2O4/Al2O3
Mg2+和Al3+通过产物层相对扩散，然后在 两个反应物/产物界面上继续反应。
-----华格纳(Wagner)机理:
(助熔剂 LiF、NaF、B2O3…)
反应速率是否为速决步?
制备红色荧光材料Sr3Al2O6:Eu3+
高热固相反应 >600℃
无机合成与制备化学
无机合成与制备化学无机合成的重要性与研究重点•无机合成是现代无机化学的核心•任务：创造新物质、开发新材料•研究重点：认识无机合成反应基本规律，发展相关理论；发展新的绿色无机合成策略与技术、无机合成的前沿课题•有机合成在分子水平进行分子加工，无机合成除此之外，还着重晶体或其它凝聚态结构上的精雕细琢。
•A开发新合成路线或技术，能带动一大片新物质或新材料的出现。
如溶胶-凝胶合成法的出现，为纳米态与纳米复合材料，玻璃态与玻璃复合材料，陶瓷与陶瓷基复合材料，纤维及其复合材料，无机膜与复合膜，溶胶与超细微粒，微晶，表面、掺杂以及杂化材料等的开发与新物种的出现，起了极其重要的作用。
溶胶-凝胶（Sol-gel）法•胶体（colloid）是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。
•溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1～1000nm之间。
•凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体。
溶胶－凝胶法•基本原理：以金属醇盐为原料，在有机介质中进行水解、缩聚等化学反应，使溶液经通过溶胶-凝胶-干燥-煅烧等工艺，获得超细粉末的产品；也称为醇盐水解法。
过程如下：水解缩聚加热干燥煅烧金属醇盐溶胶凝胶干凝胶产品溶胶－凝胶法中的基本反应溶胶－凝胶法中的基本反应•水解和缩聚反应——溶胶化过程•金属醇盐的水解一般可表示为：M(OR)n+ xH2O → M(OH)x(OR)n-x+ xROH •在溶胶到凝胶的转变过程中，醇盐一旦水解，失水缩聚和失醇缩聚也几乎同时进行，并生成M-O-M键，形成溶胶体系：-M-OH + HO-M-→ -M-O-M-+ H2O-M-OH + RO-M-→ -M-O-M-+ ROH缩聚反应•室温下，醇盐与水不能互溶，故需要醇或其它有机溶剂作共溶剂，并在醇盐的有机溶液中加水和催化剂(醇盐水解一般都要加入一定催化剂，常用酸、碱催化剂，一般是盐酸或氨水)。
无机合成与制备心得
无机合成与制备心得班级：12级化工（2）班姓名：潘荧学号：1203022034无机合成与制备化学是一门涉及广泛的学科，无机合成与制备的发展是紧随着化学工业的演变二发展的，化学工业的未来将会走向原料路线多元化，无机合成技术也会由仅用于合成向元件、组装、产品方向过渡。
现代人类的衣食住行，生存环境的保护和改善，以至国防的现代化等，无不与化学工业和材料工业的发展密切相关，其中尤以合成化学为技术基础的化学品与各类材料的制造与开发更是起着最为关键的作用。
无机合成的内容，随着合成化学。
特种合成实验技术和结构化学、理论化学等的发展，以及相邻学科如生命、材料、计算机等的交叉、渗透与实际应用上的不断需求，已从常规经典合成进入到大量特种实验技术与方法的合成，以至发展到开始研究特定结构和功能无机材料的定向设计合成与仿生合成等。
因而它所涉及的面很广，而且与其他学科领域的关系也日益密切。
无机合成制备化学总的来说是围绕以下四列对象，研究无机物的合成、制备、组装以及无机材料的复合、杂化与制造路线与方法中的化学问题。
一、主要类型的无机化合物诸如配合物、簇合物、金属有机化合物、非化学计量比化合物、无机高聚物以及无机超分子体系等。
二、具有特殊结构的无机物和材料，诸如特殊孔道结构、缺陷、表面、层状等。
三、具有特定聚集态与形貌的无机物和材料、诸如团簇、纳米、膜、单晶与具有特定形貌的晶体等。
四、无机材料的复合、组装、杂化与制造。
在学习无机合成与制备化学之前觉得是门较难的学科，不仅有很多的内容，而且还都复杂，实际应用性强。
后来学了之后觉得学习无机合成与制备应该有自己的方法，勤于思考是学习道路中必不可少的，重视教科书，把其原理、概念、应用等认真思考，不放过细节。
对抽象的概念千方百计领悟其意义，适当地与同学老师交流、讨论。
在交流中摒弃错误。
勤于应用也很重要，在学习阶段要有意识地应用原理，去做好每一道习题，“应用”对加深对原理的理解有神奇的功效，有许多难点是通过解题才真正明白的。
无机合成制备化学论文
无机合成及制备化学论文题目：碳纳米管的合成及应用摘要：材料化学是一门快速发展的交叉性和前沿性学科，有机的融合了化学和材料两个一级学科的发展优势。
材料化学在深刻认识材料的结构和性能关系的基础上，探索与新材料发展相适应的化学合成新方法和新技术，设计并合成具有优异功能和结构特征的新型材料。
碳是一种常见的非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族，以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。
碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。
碳能通过化学反应自我结合而形成大量化合物，这些化合物很多都是生物和工业的重要分子。
文章主要介绍碳结构的多样性、碳在纳米领域的制备和应用、碳的各种同素异形体以及在化学反应中的作用。
关键词：碳纳米管、场效应晶体管、催化剂载体、电子效应、化学气相沉积、共轭体系、电弧放电法。
正文：碳单质可以以多种形式存在，自然界中最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软的石墨，它们的晶体结构和键型都不同。
金刚石每个碳都是四面体4配位；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看做是无限个苯环稠合起来。
纳米材料以及纳米结构是当今新材料研究领域中最为核心、最接近应用的部分。
在近年取得成果中，纳米材料尤为突出，碳纳米管以及石墨烯是其中的典型代表【1】。
由于它们具有很多优异而独特的光学、电学和机械性质，呈现出广泛地应用前景，因此成为国际上众多科学家关注和研究的前沿热点。
同时，由于碳材料的优越性，运用碳材料中的微观结构制作的纳米分子器件和纳米电路已成为科学家的重点研究对象。
扫描隧道显微镜和原子力显微镜的出现，使得人们可以俘获和放置、排列特定的单一碳原子或者碳纳米结构，构建出特定的纳米器件。
因此，纳米材料在未来大有可为。
1.1碳纳米管1991年，日本电子公司的Iijima[2]用高分辨率电子显微镜仔细研究了用电弧蒸发产出的富勒烯副产物炭黑，初期的研究结果令人失望，从电弧蒸发箱的壁上收集到的炭黑几乎全部是无定型碳，很少带有明显的、长程的结构。
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无机合成与制备化学无机合成的重要性与研究重点•无机合成是现代无机化学的核心•任务：创造新物质、开发新材料•研究重点：认识无机合成反应基本规律，发展相关理论；发展新的绿色无机合成策略与技术、无机合成的前沿课题•有机合成在分子水平进行分子加工，无机合成除此之外，还着重晶体或其它凝聚态结构上的精雕细琢。
•A开发新合成路线或技术，能带动一大片新物质或新材料的出现。
如溶胶-凝胶合成法的出现，为纳米态与纳米复合材料，玻璃态与玻璃复合材料，陶瓷与陶瓷基复合材料，纤维及其复合材料，无机膜与复合膜，溶胶与超细微粒，微晶，表面、掺杂以及杂化材料等的开发与新物种的出现，起了极其重要的作用。
溶胶-凝胶（Sol-gel）法•胶体（colloid）是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。
•溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1～1000nm之间。
•凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体。
溶胶－凝胶法•基本原理：以金属醇盐为原料，在有机介质中进行水解、缩聚等化学反应，使溶液经通过溶胶-凝胶-干燥-煅烧等工艺，获得超细粉末的产品；也称为醇盐水解法。
过程如下：水解缩聚加热干燥煅烧金属醇盐溶胶凝胶干凝胶产品溶胶－凝胶法中的基本反应溶胶－凝胶法中的基本反应•水解和缩聚反应——溶胶化过程•金属醇盐的水解一般可表示为：M(OR)n+ xH2O → M(OH)x(OR)n-x+ xROH •在溶胶到凝胶的转变过程中，醇盐一旦水解，失水缩聚和失醇缩聚也几乎同时进行，并生成M-O-M键，形成溶胶体系：-M-OH + HO-M-→ -M-O-M-+ H2O-M-OH + RO-M-→ -M-O-M-+ ROH缩聚反应•室温下，醇盐与水不能互溶，故需要醇或其它有机溶剂作共溶剂，并在醇盐的有机溶液中加水和催化剂(醇盐水解一般都要加入一定催化剂，常用酸、碱催化剂，一般是盐酸或氨水)。
•金属醇盐的水解反应与催化剂、醇盐种类、水与醇盐的摩尔比、共溶剂的种类及用量、水解温度等诸多因素有关凝胶的形成•水解缩聚形成溶胶初始粒子，初始粒子逐渐长大，联结成链，形成三维网络结构得到凝胶：M O M O M O MO O O OM O M O M O MO O O OM O M O M O M凝胶的干燥缩聚后的凝胶称湿凝胶，干燥过程就是除去湿凝胶中物理吸附的水和有机溶剂及化学吸附的氢氧基或烷氧基等残余物。
干燥是制备高质量玻璃的关键步骤。
干燥过程主要控制好高燥速度，速度过快会使凝胶龟裂和破碎。
煅烧过程煅烧过程是将干凝胶在选定温度下恒温处理。
由于干燥后的凝胶中仍然含有相当多的孔隙和少量的杂质，因此，需要进一步的热处理来除去，以得到致密的产品。
无机合成的前沿课题•B极端条件下的合成（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）•例如，在模拟宇宙空间的高真空、无重力的情况下，可能合成出没有位错的高纯度晶体；在超高压下，许多物质的禁带宽度及内外层轨道的距离均会发生变化，从而使元素的稳定价态与通常条件下有所差别无机合成的前沿课题•C仿生合成与生物技术在无机合成中的应用•例如可通过模拟生物矿化过程以实现精密、复杂无机材料的仿生合成。
•生物矿化分为4个阶段：①有机大分子预组织，在沉积前构造一个由有机大分子形成的有组织的反应环境，决定无机物成核的位置；②界面分子识别，无机物从溶液中在有机/无机界面处成核，其成核的部位、结晶物质的选择、晶型、取向及形貌等受有机大分子组装体的控制；③生长调制，无机相通过晶体生长进行组装得到亚单元，同时形态、大小、取向和结构受到有机分子组装体的控制；④细胞加工，在细胞参与下亚单元组装成高级的结构。
这是造成天然生物矿化材料与人工材料差别的主要步骤，是仿生合成的重点。
无机合成的前沿课题•这种模仿生物矿化中无机物在有机物调制下形成过程的无机材料合成，称为仿生合成（biomimetic synthesis），也称有机模板法（organic template approach）•无机材料的仿生合成已成为材料化学的研究前沿和热点。
在此基础上已形成一门新的分支学科——仿生材料化学（biomimetic materials chemistry ）。
目前已经利用仿生合成方法制备了纳米微粒、薄膜、涂层、多孔材料和具有与天然生物矿物相似的复杂形貌的无机材料。
无机合成的前沿课题•D绿色（节能、洁净、经济）合成反应与工艺的基础性研究•E特种结构无机物或特种功能材料的分子设计及分子（晶体）工程学；分子工程学作为化学的一个新分支或发展中的一个新阶段，是逆向而进行的，是根据所需性能对结构进行设计和施工。
典型无机化合物的合成氢化物与配位化合物氢化物•氢是一种很特殊的元素。
它几乎能与除稀有气体之外的所有元素结合，形成一大类氢的化合物。
在氢化物中。
氢可以里正氧化态(如HCl、H2O等)，也可以呈负氧化态(如NaH、CaH2等)，氢化物既有简单的二元金属氢化物(如NaH、CaH2), 也有非金属氢化物(HCl、H2S、硼烷、硅烷等)。
氢化物•可将氢化物分为简单氢化物和复杂氢化物•简单氢化物可以分为二元氢化物、简单配合氢化物和合金氢化物•二元氢化物通常可以分为共价型氢化物、离子型氢化物、过渡型氢化物和中间型氢化物二元氢化物的分类其它简单氢化物•简单配合氢化物•含有金属和氢组成的配阴离子，再与另—金属离子形成三元氢化物，例如LiAlH4、NaAlH4等。
•合金氢化物：•指由过渡金属合金与氢形成的简单氢化物。
复杂氢化物•复杂氢化物中除含有某个或几个母体金属元素和氢以外，还以共价键、配位键、多中心键、离子键等形式与其他某些离子或基团结合。
共价型二元氢化物的合成•非金属与氢直接作用•例如氯化氢的制备是将氯气与氢气直接反应得到，其反应式为：共价型二元氢化物的合成•非金属的金属二元化合物与酸进行复分解反应。
但必须注意酸的选择。
制备还原性强的共价型氢化物，不能用H2SO4等氧化性酸。
共价型二元氢化物的合成•非金属卤化物水解例如可利用磷的卤化物的易水解性来制备卤化氢。
•非金属的置换反应活泼非金属能将较不活泼的非金属从它们的氢化物中置换出来共价型二元氢化物的合成•碳氢化合物的卤化用这种方法产生卤化氢因有一部分卤素消耗于有机物的卤化．产率不高。
故常常用于制备农药或有机合成中的副产品得到卤化氧。
离子型氢化物的结构、性质和用途•离子型氢化物部是离子晶体。
室温时，离子型氢化物是固态，纯净时为白色。
含杂质则由浅灰到黑色，含过量金属时呈蓝色。
•离子型氢化物的稳定性较差，其中LiH和CaH2较稳定。
•离子型氢化物都有强还原性和碱性，容易和空气、水或其他质子溶剂反应。
离子型氢化物的强还原性使其常用于无机及有机合成中作还原剂。
离子型氢化物的合成•合成：将碱金属或碱土金属(除Be、Mg外)在加热下直接与氢气反应，即生成相应的固态氢化物。
由于它们性质活泼，必须在真空、无氧、无水的条件下用高纯金属及经净化处理的高纯氢气进行反应。
过渡型氢化物•过渡型氢化物的外貌像金属或呈暗色。
其导电能力与金属相近。
•主要用途：•①做还原剂•②电子管中的除气剂•③做催化剂•④制作纯金属粉末•⑤储氢材料过渡型氢化物的合成方法•氢气与金属单质反应•氢气和金属化台物反应•氢化物与金属化合物作用•电化学法，例如电解含硫脲的酸性镍盐溶液时，在阴极生成氢化镍。
简单配合氢化物的合成•NaBH4在工业上是用氢化钠和硼酸三甲酯制备•①硼酸三甲酯与油液分散氢化钠在250℃反应：4NaH + (CH3O)3B → NaBH4 + 3NaOCH3•②用水从油液中溶取NaBH4，此时甲醇钠水解成甲醇和NaOH。
•③用异丙胺萃取NaBH4，干燥并蒸发，即得固体的NaBH4，产率高于90％。
•④向NaBH4的碱性水溶液中加入可溶性钾盐或KOH，可发生交换反应；KBH4有较低溶解度，析出为晶体，可以过滤分离得到晶状KBH4。
NaBH4 + KOH → NaOH+ KBH4配位化合物•配位化合物可分为两类，即Werner（维尔纳）配合物和包括金属羰基配合物在内的金属有机配合物。
•通常把不含金属-碳键的配合物和所有的氰配合物叫做Werner配合物，而把含有金属-碳链的叫做金属羰合物和金属有机配合物。
•Werner配合物通常具有盐类性质，易溶于水，是一类研究得较多的经典配合物；•金属有机配合物通常是共价性的化合物，一般能溶于非极性溶剂，具有较低的熔点和沸点，是近代无机合成发展非常迅速而重要的领域之一金属夹心配合物•特别稳定，结构的共同特点是金属原子对称地“夹”在两个平行碳环体系之间，所以该类化合物被称为金属夹心型配合物。
•二茂铁是夹心配合物中最重要的一个，易升华的橘红色固体，熔点446K。
隔绝空气加热至773K都不分解，因此它是一种稳定的共价化合物。
二茂铁中的环戊二烯类似苯的性质，但与亲电试剂反应比苯还活泼。
金属夹心配合物的合成•格氏试剂反应•碱金属环戊二烯盐的反应金属夹心配合物的合成•金属与环戊二烯直接反应•金属羰基化合物与环戊二烯反应新型无机功能材料的合成原子簇化合物与非化学计量化合物簇化合物•原子簇Cluster ：由几个至几百个原子组成的相对稳定的聚集体（核数超过100的簇合物，称为“巨簇”），介于原子、分子和凝聚态之间。
原子簇的许多特殊性质是由于其尺寸介于宏观和微观之间造成的，是当今多学科交叉领域研究热点之一。
•原子簇可分为金属簇和非金属簇两大类。
金属原子簇•金属原子簇：至少含三个金属原子形成非链状的网络化合物，而每个金属原子又至少要通过两个金属-金属键和相邻原子结合起来。
金属原子簇化合物又分为过渡金属团簇化合物、稀土原子簇化合物等。
•金属簇又分为含有配体的金属簇合物和不含配体的金属“裸簇”（金属团簇，金属超微粒）。
金属簇化合物的合成（水溶液法）•直接法在一定的温度下，将简单的含氧酸阴离子(如WO42-)与含有杂原子的化合物（酸或盐）按一定的比例混合，酸化，搅拌反应，最后加入反电荷离子(一般为碱金属离子、铵离子、有机分子等)，可得到金属氧簇化合物。
金属簇化合物的合成（水溶液法）•间接法•首先合成得到所需要的配体、然后将配体单元与所要配位的离子或基团反应，得到目标产物金属簇化合物的合成（水热法）•水热法：一种在密闭容器内完成的湿化学方法。
•水热法温度范围：水的沸点至临界点(374℃)之间（通常130～250℃之间）；相应水蒸汽压：0.3～4 MPa。
金属簇化合物的合成（水热法）•优点：水热条下，水的黏度下降了约2数量级。
反应体系存在着十分有效的扩散，有利于反应速率和反应进行程度的提高。