《无机合成》PPT课件
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陕西科技大学材料学院《无机合成》课件14无机合成软化学
方法：选择一些化合物如硝酸盐、碳酸盐、 草酸盐、氢氧化物、含氰配合物以及有机化合物 如柠檬酸等和所需的金属阳离子制成先驱物，在 这些先驱物中，反应物以所需要的化学计量存在 着，这种方法克服了制陶法中反应物间均匀混合 的问题，达到了原子或分子尺度的混合。 一般制陶法是直接用固体原料在高温下反应， 而先驱物法则是用原料通过化学反应制成先驱物， 然后焙烧即得产物。
过去对新材料的探索常常循着著名材 料学家罗伊(Roy)教授描述的路径进行， 总是材料技术带动材料科学的发展。 首先用某—合成方法(材料技术)，在偶 然情况下制备出具有良好性能的材料； 然后，研究这种材料的结构与性能(材料 科学)。 目前，这种情况正在发生变化。
最典型的例子是半导体超晶格材料。它是首 先从理论上提出，然后用特定的材料技术(分子 束外延、金属有机化合物化学气相沉积等)制备 出来的。 随着材料科学，以及与之相关的固体物理学、 固体化学、计算机技术的发展，已经可以从理 论上预言具有特定结构与功能的材料体系。而 如何去实现的问题，即构造出预言的结构， “剪裁”出希望的性能，将成为今后材料科学 技术发展的制约因素。而软化学则为克服这一 制约因素提供了机会。
高温高压水热合成是一种重要的无机合成和晶体制 备方法。它利用作为反应介质的水在超临界状态的 性质和反应物质在高温高压水热条件下的特殊性质 进行合成反应。 高温高压下水热反应具有3个特征： ①使复杂离子间的反应加速； ②使水解反应加剧； ③使其氧化—还原电势发生明显变化。
水是离子反应的主要介质。 通常化学反应可分为离子反应和自由基反应 两大类。 在常温下即能瞬间完成的无机化合物复分解 反应和有机化合物爆炸反应是这两大类反应的 两个极端。 其他任何反应都可具有其间的某一性质。 在有机反应中，具有极性键的有机化合物， 其反应往往也具有某种程度的离子性。 因此，以水为介质，在密闭加压条件下加热 到沸点以上时，离子反应的速度自然会增大。 因此，在加压高温水热反应条件下，即使是 在常温下不溶于水的矿物或其他有机物的反应， 也能诱发离子反应或促进反应。 水解反应加剧的主要原因是水的电离常数随 水热反应温度的上升而增加。
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.
无机合成化学 合成方法PPT课件
－111.6 －126.3 －130 －160.5 －183
液化气体的贮存和转移
实验室中少量的液氮、液氧： 贮存液化气体的容器，根据体积的大小和用途的
不同，一般有杜瓦瓶、贮槽（贮罐）、槽车和槽船 等。
液化气体贮槽由贮存液化气体的内容器、外壳体 、绝热结构以及连接内、外壳体的机械构件组成。 除此之外，贮槽上通常还设有测量压力、温度、液 面的仪表，液、气排注和回收系统，以及安全措施 等。
第25页/共96页
工业应用实例 --- 氢还原法制钨
此炉加热区长1.5~2M, 通过设计加热线圈使管内温度沿管
均匀地上升至800~900 ℃,管的一端装有冷凝器。
操作注意：
氢气要纯、钨粉的粒度要合适、还原温度要合适
第26页/共96页
氢还原法制钨大致可分为三个阶段： (1) 2WO3+H2===W2O5+H2O (2) W2O5+H2====2WO2+H2O (3) WO2+2H2====W+2H2O
Al、In、Tl、稀土、Ge、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mn、Fe、 Co、Ni等
第28页/共96页
①还原剂的选择依据
当两种以上金属可以作还原剂时 • 还原力强 • 不能和被还原的金属生成合金 • 可以制得高纯度的金属 • 副产物容易分离 • 成本低廉
第29页/共96页
常用还原剂及其还原能力
②助熔剂
• 作用有两个：改变反应热，二是使熔渣易与被还原的金属分离； • 用Ca、Mg、Al还原氧化物时，生成的氧化物很难熔，一般要加入氟化物
作为助熔剂。
第31页/共96页
③ 一种重要的还原剂－铝热还原 • 还原氧化物时一般采用廉价的Al作为还原剂，缺点是形成合金，一般采用调节反应物混合比的方法，尽量 使铝不残留在生成金属中。 • 硅也作还原剂，挥发小，可用在能蒸馏法或升华法提纯的金属上。
液化气体的贮存和转移
实验室中少量的液氮、液氧： 贮存液化气体的容器，根据体积的大小和用途的
不同，一般有杜瓦瓶、贮槽（贮罐）、槽车和槽船 等。
液化气体贮槽由贮存液化气体的内容器、外壳体 、绝热结构以及连接内、外壳体的机械构件组成。 除此之外，贮槽上通常还设有测量压力、温度、液 面的仪表，液、气排注和回收系统，以及安全措施 等。
第25页/共96页
工业应用实例 --- 氢还原法制钨
此炉加热区长1.5~2M, 通过设计加热线圈使管内温度沿管
均匀地上升至800~900 ℃,管的一端装有冷凝器。
操作注意：
氢气要纯、钨粉的粒度要合适、还原温度要合适
第26页/共96页
氢还原法制钨大致可分为三个阶段： (1) 2WO3+H2===W2O5+H2O (2) W2O5+H2====2WO2+H2O (3) WO2+2H2====W+2H2O
Al、In、Tl、稀土、Ge、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mn、Fe、 Co、Ni等
第28页/共96页
①还原剂的选择依据
当两种以上金属可以作还原剂时 • 还原力强 • 不能和被还原的金属生成合金 • 可以制得高纯度的金属 • 副产物容易分离 • 成本低廉
第29页/共96页
常用还原剂及其还原能力
②助熔剂
• 作用有两个：改变反应热，二是使熔渣易与被还原的金属分离； • 用Ca、Mg、Al还原氧化物时，生成的氧化物很难熔，一般要加入氟化物
作为助熔剂。
第31页/共96页
③ 一种重要的还原剂－铝热还原 • 还原氧化物时一般采用廉价的Al作为还原剂，缺点是形成合金，一般采用调节反应物混合比的方法，尽量 使铝不残留在生成金属中。 • 硅也作还原剂，挥发小，可用在能蒸馏法或升华法提纯的金属上。
无机合成化学- 合成晶体-PPT演示文稿
水热法是一种在高温高压下从过饱和水溶液中进行结晶的 方法。
表征： X射线结构分析
在电磁波谱中，X射线的波长范围为0.005~10nm
射线
一张粉末衍射图能提供哪些信息？
获得材料成分、内部原子或分子的结构或形态等信息
随堂测试：
1.详述先进陶瓷的制备工艺流程。
2.详述晶体生长理论（层生长理论和螺旋生长理论）。
晶体的生长基础
相变过程和结晶的驱动力
• 晶体的形成是在一定热力学条件下发生的物质相变过 程，它可分为成核和晶体生长两个阶段。晶体生长又 包括两个基本过程，即界面过程和运输过程。
• 晶体的形成过程是物质由其它聚集态即气态、液态、 固态（包括非晶态和其它晶相）向特定晶态转变的过 程，其实质是相变过程。
熔融法
提拉法是被普遍采用 的晶体生长方法。在 一定温度场、提拉速 度和旋转速度下，熔 体通过籽晶生长，形 成一定尺寸的单晶。
水平区熔法：主要用于材料的物理提纯，但也常用于生长晶体。 生长晶体时，首先将原料烧结或压制成棒状，固定两端，然后 移动原料棒或加热高频线圈，使得只有受加热的部分熔融，而 绝大部分材料处于固态。随着熔区沿着原料棒由一端向另一端 缓慢移动，晶体就慢慢生长，并慢慢冷却直至完成生长过程。
石英的带状构造
晶体由小长大，许多晶面向外平行移动的轨迹 形成以晶体中心为顶点的锥状体称为生长锥或 砂钟状构造。
螺旋生长理论
合成晶体的方法和技术
人工晶体的制备实际上就是把组成晶体的基元（原子、 分子或离子）解离后又重新使它们组合的过程。按照晶体 组分解离手段的不同，人工晶体的制备有三大类。 气相法--使晶体原料蒸发或挥发，包含有化学气相沉积、 升华法、气相外延技术，化学气相运输法等。
指不考虑外来质点或表面的影响，在一个体系中各个地方成核 的概率均相等，称为均匀成核。
无机合成化学ppt课件
4.1 水热-溶剂热合成
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
4.1.1
概念与实例
⑴ 概念
水热-溶剂热合成是指温度为100～1000 ℃、压力为 1MPa～1GPa 条件下利用水溶液中物质化学反应所进行 的合成。在亚临界和超临界水热-溶剂热条件下,由于反应 处于分子水平,反应性提高,因而水热-溶剂热反应可以说扩 充了高温固相反应。又由于水热-溶剂热反应的均相成核 及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同,因而可以 创造出其他方法无法制备的新化合物和新材料。
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
本章将系统而简洁地介绍水热溶剂热合成、无水无氧合成和电解 合成三种合成方法，以及它们的一 些重要应用。
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
Nd2O3 + H3PO4 → NdP5O14 CaO·nAl2O3 + H3PO4 → Ca(PO4)3OH + AlPO4 La2O3 + Fe2O3 + SrCl2 → (La, Sr)FeO3 FeTiO3 + KOH → K2O·nTiO2 (n = 4, 6)
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
4.1.1
概念与实例
⑴ 概念
水热-溶剂热合成是指温度为100～1000 ℃、压力为 1MPa～1GPa 条件下利用水溶液中物质化学反应所进行 的合成。在亚临界和超临界水热-溶剂热条件下,由于反应 处于分子水平,反应性提高,因而水热-溶剂热反应可以说扩 充了高温固相反应。又由于水热-溶剂热反应的均相成核 及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同,因而可以 创造出其他方法无法制备的新化合物和新材料。
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
本章将系统而简洁地介绍水热溶剂热合成、无水无氧合成和电解 合成三种合成方法，以及它们的一 些重要应用。
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
Nd2O3 + H3PO4 → NdP5O14 CaO·nAl2O3 + H3PO4 → Ca(PO4)3OH + AlPO4 La2O3 + Fe2O3 + SrCl2 → (La, Sr)FeO3 FeTiO3 + KOH → K2O·nTiO2 (n = 4, 6)
资料-无机合成(PPT课件)
2 合成路线和方法
1 新合成反应、路线与技术的开发以及相 关基础理论的研究
2 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
3 仿生合成与无机合成中生物技术的应用 4 绿色（节能、洁净、经济）合成反应与
工艺的基础性研究
5 特种结构无机物或特种功能材料的分子 设计、裁剪及分子（晶体）工程学
热力学在无机化合物制备中的应用
1 合金、金属陶瓷型二元化合物（如C、N、 B、Si 化合物）
2 酸、碱和盐类 3 配位化合物，金属有机化合物，团簇与
原子簇化合物
4 多聚酸和多聚碱及其盐类 5 无机胶态物质，中间价态或低价化合物 6 非化学计量比化合物 7 无机高聚物 8 标记化合物
1 实验技术 ● 高温、高压 ● 超高真空 ● 无氧无水 ● 中压水热合成 ● 低温真空
1 无机化合物制备反应的判据
△rGm＝△rHm -T△rSm
对于封闭体系恒温恒压过程，其制备反应方向判 据：
（△rGm）T，p＜0 制备反应能够进行 （△rGm）T，p＝0 制备反应达平衡态
（△rGm）T，p＞0 制备反应不能进行
如果制备反应在热力学上是可行的，但若反应进行 很慢，则该反应在实际上亦不可用，所以必须同时 考虑热力学和动力学这两个因素。
3 耦合反应在无机制备中的应用
(1)反应的耦合 按照热力学观点，反应的耦合是指：化学反应中把
一个在任何温度下都不能自发进行的（焓增、熵减型） 反应，或在很高温度下才能自发进行的（焓增、熵增 型）反应，与另一个在任何温度下都能自发进行的 （焓减、熵增型）反应联合在一起，从而构成一个复 合型的自发反应（焓减、熵增型），或在较高温度下 就能自发进行的（焓增、熵增型）反应。
[例4] 耦合促使氯化反应顺利进行
1 新合成反应、路线与技术的开发以及相 关基础理论的研究
2 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
3 仿生合成与无机合成中生物技术的应用 4 绿色（节能、洁净、经济）合成反应与
工艺的基础性研究
5 特种结构无机物或特种功能材料的分子 设计、裁剪及分子（晶体）工程学
热力学在无机化合物制备中的应用
1 合金、金属陶瓷型二元化合物（如C、N、 B、Si 化合物）
2 酸、碱和盐类 3 配位化合物，金属有机化合物，团簇与
原子簇化合物
4 多聚酸和多聚碱及其盐类 5 无机胶态物质，中间价态或低价化合物 6 非化学计量比化合物 7 无机高聚物 8 标记化合物
1 实验技术 ● 高温、高压 ● 超高真空 ● 无氧无水 ● 中压水热合成 ● 低温真空
1 无机化合物制备反应的判据
△rGm＝△rHm -T△rSm
对于封闭体系恒温恒压过程，其制备反应方向判 据：
（△rGm）T，p＜0 制备反应能够进行 （△rGm）T，p＝0 制备反应达平衡态
（△rGm）T，p＞0 制备反应不能进行
如果制备反应在热力学上是可行的，但若反应进行 很慢，则该反应在实际上亦不可用，所以必须同时 考虑热力学和动力学这两个因素。
3 耦合反应在无机制备中的应用
(1)反应的耦合 按照热力学观点，反应的耦合是指：化学反应中把
一个在任何温度下都不能自发进行的（焓增、熵减型） 反应，或在很高温度下才能自发进行的（焓增、熵增 型）反应，与另一个在任何温度下都能自发进行的 （焓减、熵增型）反应联合在一起，从而构成一个复 合型的自发反应（焓减、熵增型），或在较高温度下 就能自发进行的（焓增、熵增型）反应。
[例4] 耦合促使氯化反应顺利进行
无机合成011ppt课件
第二节 无机合成的基本问题
2.4 无机合成中的结构鉴定和表征问题
由于无机化合物和材料的合成对组成和结构有严 格的要求，因此结构的鉴定和表征对无机合成具有指 导作用。它包括对合成产物组成结构的确证，物化性 能的测定及对合成反应过程中间产物的检测等。
常规检测方法：组成分析、X射线衍射、光谱分析等 近代检测方法：低能电子衍射、低速粒子散射光谱
教学参考书
《无机合成化学》
张克立 孙聚堂 等编著 武汉大学出版社, 2004
主要内容
第1章 绪论 第2章 无机材料概述 第3章 无机合成科学基础 第4章 无机合成实验技术 第5章 无机合成方法 第6章 分离与纯化技术 第7章 无机合成化学进展
第一节 无机合成及其重要作用
1.1 无机合成定义：
随着科学技术发展及实际应用的需要，无机合成 愈来愈广泛地应用各种特殊实验技术和方法合成特殊 结构、聚集态（如膜、超微粒、非晶态等）及具有特 殊性能的无机化合物和无机材料。
合成无机半导体超薄膜 超高真空
合成低价态化合物或配合物 无氧无水条件
晶体多孔材料（分子筛） 水热条件
超硬材料
高温高压条件
第二节 无机合成的基本问题
思考题
➢ 什么是无机合成？ ➢ 无机合成研究的主要内容（或基本问题）是什么？
应用化学专业基础课
无机合成
任课教师：杨文胜 北京化工大学理学院
2011年
教材
《无机材料合成》
刘海涛 杨郦 等编著 化学工业出版社, 2003
教学参考书
《无机合成与制备化学》
徐如人 庞文琴 主编 高等教育出版社, 2001
第二节 无机合成的基本问题
2.1 无机合成化学与反应规律问题
新型无机化合物或无机材料的结构创新、合成路 线的设计和选择、合成途径和方法的改进是无机合成 研究的主要内容。
无机合成化学第三章经典合成方法 ppt课件
在高真空和还原气氛下，金属发热材料如钽、 钨、钼等，已被证明是适用于产生高温的。通常 都采用在高真空和还原气氛的条件下进行加热。 如果采用惰性气氛，则必须使情性气氛预先经过 高度纯化。有些惰性气氛在高温下也能与物料反 应，如氮气在高温能与很多物质反应而形成氮化 物。
钨管炉 1、可以达到3000℃的最高温度 2、在真空,惰性气氛或氢气氛中使用
• 高温下的固相合成反应（制陶反应） • 高温下的化学输运反应 • 高温下的固气合成反应 • 高温下的熔炼和合金制备 • 高温下的相变合成 • 高温熔盐电解 • 等离子体激光、聚焦等作用下的超高温合成 • 高温下的单晶生长和区域熔融提纯
3.1.3 高温固相反应
• 应用：各类复合氧化物、含氧酸盐类、二元或 多元金属陶瓷化合物（碳、硼、硅、磷、硫族 等化合物）
高温固相反应
• 影响固相反应速率的主要因素： 1）反应物固体的表面积和反应物间的接触面积； 2）产物的成核速度； 3）相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速 度。
• 反应物的表面积和接触面积 • 1）充分扩散和研磨； • 2）前驱体细化、比表面积大、反应活性高，主要 • 是通过共沉淀、溶胶－凝胶制备反应前驱体； • 3）加压成片以及热压成形增加接触面积。
测温装置
镍铬－镍硅热电偶外型尺寸 较小，具有热响应时间短、结构简 单、价廉、使用 方便等特点， 适 用于分析仪器设备等工业测温 。
光学高温计广泛用来测量冶 炼、浇铸、轧钢、玻璃熔窖、 锻打、热处理等温度，是冶金、 化工和机械等工业生产过程中 不可缺少的温度测温仪表之一。
3.1.2 高温合成反应类型
(一) 电阻炉中常用的几种发热体
(1) 金属发热体
•
在高真空和还原气氛下适用于产生高温。
钨管炉 1、可以达到3000℃的最高温度 2、在真空,惰性气氛或氢气氛中使用
• 高温下的固相合成反应（制陶反应） • 高温下的化学输运反应 • 高温下的固气合成反应 • 高温下的熔炼和合金制备 • 高温下的相变合成 • 高温熔盐电解 • 等离子体激光、聚焦等作用下的超高温合成 • 高温下的单晶生长和区域熔融提纯
3.1.3 高温固相反应
• 应用：各类复合氧化物、含氧酸盐类、二元或 多元金属陶瓷化合物（碳、硼、硅、磷、硫族 等化合物）
高温固相反应
• 影响固相反应速率的主要因素： 1）反应物固体的表面积和反应物间的接触面积； 2）产物的成核速度； 3）相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速 度。
• 反应物的表面积和接触面积 • 1）充分扩散和研磨； • 2）前驱体细化、比表面积大、反应活性高，主要 • 是通过共沉淀、溶胶－凝胶制备反应前驱体； • 3）加压成片以及热压成形增加接触面积。
测温装置
镍铬－镍硅热电偶外型尺寸 较小，具有热响应时间短、结构简 单、价廉、使用 方便等特点， 适 用于分析仪器设备等工业测温 。
光学高温计广泛用来测量冶 炼、浇铸、轧钢、玻璃熔窖、 锻打、热处理等温度，是冶金、 化工和机械等工业生产过程中 不可缺少的温度测温仪表之一。
3.1.2 高温合成反应类型
(一) 电阻炉中常用的几种发热体
(1) 金属发热体
•
在高真空和还原气氛下适用于产生高温。
《无机合成》课件11-12无机合成水解法-沉淀法
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。
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
如果聚集速度大，而定向速度小，即离子很 快地聚集生成沉淀微粒，来不及进行晶格排列， 则得到非晶形沉淀。
反之，如果定向速度大，而聚集速度小，即 离子较缓慢地聚
集成沉淀。有足够时间进行晶格排列，则得到晶 形沉淀。
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
(2)利用沉淀反应制取金属硫化物 除了K2Ｓ、Ｎａ２Ｓ、ＢａＳ等硫化物易溶于
水外，绝大多数金属硫化物都难溶于水。
金属硫化物广泛应用于颜料、荧光材料、敏感 材料、发光材料、太阳能电池材料及催化剂等领域， 后几种应用领域都要求金属硫化物有较高的纯度， 因此，通常硫化物皆由溶液沉淀法制备。
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。
存在的其它物质等因素有关。
定向速度主要决定于：沉淀物质的本性。
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
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。
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
如果聚集速度大，而定向速度小，即离子很 快地聚集生成沉淀微粒，来不及进行晶格排列， 则得到非晶形沉淀。
反之，如果定向速度大，而聚集速度小，即 离子较缓慢地聚
集成沉淀。有足够时间进行晶格排列，则得到晶 形沉淀。
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
(2)利用沉淀反应制取金属硫化物 除了K2Ｓ、Ｎａ２Ｓ、ＢａＳ等硫化物易溶于
水外，绝大多数金属硫化物都难溶于水。
金属硫化物广泛应用于颜料、荧光材料、敏感 材料、发光材料、太阳能电池材料及催化剂等领域， 后几种应用领域都要求金属硫化物有较高的纯度， 因此，通常硫化物皆由溶液沉淀法制备。
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。
存在的其它物质等因素有关。
定向速度主要决定于：沉淀物质的本性。
《无机合成》课件11-12无机合成 水解法-沉淀法
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。
无机合成化学第四章软化学和绿色化学合成方法ppt课件
21
4.3.4 溶胶－凝胶法的优缺点
1、制备过程温度低，比传统方法低400-500℃，且凝
胶的比表面积很大；
优
2、制备的材料组分均匀（其均匀度可达分子或原子
点
尺度）、产物的纯度高；
3、反应过程易于控制，可以实现过程的完全而精准 的控制，可以调控凝胶的微观结构；
4、具有流变特性，可用于不同用途产品的制备； 5、容易制备各种形状的材料。
先驱物法是软化学合成中最简单的一类方法。 先驱物法是为解决高温固相反应法中产物的组成 均匀性和反应物的传质扩散所发展起来的节能的 合成方法。
基本思路：首先通过准确的分子设计，合成出 具有预期组分、结构和化学性质的先驱物，再在 软化学环境下对先驱物进行处理，进而得到预期 的材料。其关键在于先驱物的分子设计与制备。
溶胶 无固定形状
固相粒子自由运动
凝胶 固定形状 固相粒子按一定网架结构固定不能自 由移动
* 特殊的网架结构赋予凝胶很高的比表面积 * 13
溶胶与凝胶是两种互有联系的状态
6）通常由溶胶制备凝胶的方法有溶剂挥发、冷冻
法、加入废溶剂法、加入电解质法和利用化学反应
产生不溶物法。
14
凝胶是由胶凝作用或胶凝反应得到的产物。溶胶变成凝 胶，伴随有显著的结构变化和化学变化；胶粒相互作用变成 骨架或网架结构，失去流动性；而溶剂的大部分依然在凝胶 骨架中保留，尚能自由流动。这种特殊的网架结构，赋予凝 胶以特别发达的比表面积，以及良好的烧结活性。
Al(O-iC3H7)3 Al(O-sC4H9)3
Ti (O-iC3H7)4 Ti(OC4H9)4 Ti(OC5H7)4
B(OCH3)3
阳离子 Ge Zr Y Ca
M(OR)n Ge(OC2H5)4 Zr(O-iC3H7)4
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第四节 真空合成技术
分子泵 分子泵是通过机械高速旋转（~ 60 000转/分
钟），以很高的抽速达到10-6 Pa的超高真空设备。其 极限真空在10-7~10-9 Pa。
分子泵工作时以高速旋转，给气体分子以定 向动量和压缩，迫使气体分子通过斜槽从泵的中央流 向两端，从而产生抽气作用。
第四节 真空合成技术
阴极发射的电子 在栅极作用下，以高速运 动与气体分子碰撞，使气 体分子电离成离子。正离 子将被带负电位的收集极 吸收而形成离子流。所形 成的离子流与电离现管中 气体分子的浓度成正比。
第四节 真空合成技术
4.2 真空测量技 术冷阴极磁控规
利用气体在强 磁场和高电场下在冷阴 极放电的电离作用，使 冷阴极电离现管具有极 高的灵敏度，避免了热 电离式超高真空规管因 软X射线的影响而限制其 对更高真空度的测量。
பைடு நூலகம்
第四节 真空合成技术
4.1 真空的获得
真空及真空度 真空的获得方法 真空泵
第四节 真空合成技术
4.1 真空的获得
真空及真空度
真空
指低于大气压的状态。
真空度 真空状态下气体的稀薄程
度。
第四节 真空合成技术
真空度的划分：
粗真空： 低真空： 高真空： 超高真空： 极高真空：
105 ~ 103 Pa 103 ~ 10-1 Pa 10-1 ~ 10-6 Pa 10-6 ~ 10-12 Pa < 10-12 Pa
第四节 真空合成技术
4.3 真空管路与操作单元
真空系统及材质 操作单元（部件） 试剂引入装置 真空管路
第四节 真空合成技术
4.3 真空管路与操作单元
真空系统及材质
第四节 真空合成技术
结构材料 － 硼硅酸盐玻璃
✓ 透明性好，易于操作； ✓ 容易加工； ✓ 具有足够高的强度； ✓ 是绝缘材料，便于真空检漏； ✓ 化学惰性高，与一般化学物质不反应。
热到足够高的温度，钛不断升华而沉积在泵壁上，形成一 层新鲜钛膜。气体分子与新鲜钛膜相碰而化合成固相化合 物，即相当于气体被抽走。
钛升华泵具有理想的抽气速度，极限真空可达1010 Pa。但由于不能吸收惰性气体，因此常与低温吸附泵联 用。
第四节 真空合成技术
4.2 真空测量技术
真空测量方法 麦氏真空规 热偶真空规 热阴极电离真空规 冷阴极磁控规
分子筛吸附泵 利用分子筛物理吸附气体的可逆性质，可制成
分子筛吸附泵。吸附泵须在预冷条件下使用，通常用液 氮冷却。吸附泵的极限真空主要取决于系统中惰性气体 的含量，一般可达10-7 Pa。
使用的分子筛类型有3A，5A，10X，13X等，多 用5A和13X型分子筛。
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钛升华泵 钛升华泵是一种吸气剂泵。其工作过程是将钛加
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4.3 真空管路与操作单 元操作单元（部件）－阀
第四节 真空合成技术
操作单元（部件）－阀
第四节 真空合成技术
操作单元（部件）－阀
第四节 真空合成技术
操作单元（部件）－阱
第四节 真空合成技术
4.3 真空管路与操作单元
试剂引入装置
第四节 真空合成技术
4.3 真空管路与操作单 元真空管路
思考题
➢ 什么是真空度？真空度是如何划分的？ ➢ 真空度的测量方法有哪些？ ➢ 热偶规、电离规的工作原理是什么？
4 第 章 无机合成实验技术
一、高温合成技术 二、低温合成技术 三、高压合成技术 四、真空合成技术 五、气体净化及气氛控制
第四节 真空合成技术
4.1 真空的获得 4.2 真空测量技术 4.3 真空管路与操作单元
第四节 真空合成技术
4.1 真空的获得
真空的获得方法
第四节 真空合成技术
4.1 真空的获得
真空泵
旋片式机械泵
油扩散泵
无油真空泵 ✓ 分子泵 ✓ 分子筛吸附泵 ✓ 钛升华泵
第四节 真空合成技术
旋片式机械泵
旋片式机械真空泵的结构及工作原理
第四节 真空合成技术
油扩散泵
油扩散泵的临界 反应压强为10 Pa左右，因 此需要与机械泵配合使用。
第四节 真空合成技术
4.2 真空测量技术
真空测量方法
第四节 真空合成技术
4.2 真空测量技术
麦氏真空规
升至固定高度
升至固定高度
第四节 真空合成技术
4.2 真空测量技术
热偶真空规
热偶真空规 利用低压强下气体的 热传导与压强有关的 特性来间接测量压强。
第四节 真空合成技术
4.2 真空测量技 术热阴极电离真空规
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感谢下 载