材料合成与制备方法复习.
材料合成
材料合成期末复习总结第一章（选择题一道自己去看）第二章：（低温固相反应）1、固相反应(solidstatereaction）广义地讲，凡是有固相参与的化学反应都可称为固相反应。
例如：固体的热分解(thermaldecomposition)、氧化(oxidation)；固体与固体之间的化学反应；固体与液体(liquid)之间的化学反应等。
狭义地讲，固相反应常指固体与固体间发生化学反应生成新的固体产物的过程。
2、固相反应类型(classification)按温度分：1）低温固相反应，又叫室温固相反应。
反应在室温或接近室温的条件下进行，通常指≤100oC2）中温固相反应。
介于高温和低温固相反应之间，如水热合成法、前体合成法等。
3）高温固相反应。
反应温度高于600oC，传统的固相反应均指高温固相反应。
1）高热固相反应：反应温度高于600℃。
传统固相反应通常是指高温固相反应。
2）中热固相反应：由于一些只能在较低温度下稳定存在而在高温下分解的介稳化合物，在中热固相反应中可使产物保留反应物的结构特征，由此而发展起来的前体合成法、熔化合成法、水热合成法的研究特别活跃。
3)低热固相反应：反应温度降至室温或接近室温。
因而，低热固相反应又叫室温固相反应，指的是在室温或近室温（≤100℃）的条件下，固相化合物之间所进行的化学反应。
(以上两个基本一样，随便记一个）3、三步反应机理：phaserebuilding）phasetransformation）crystaldisintrationordetachement）4、低热固相反应过程特点：(1)潜伏期(2)无化学平衡(3)拓扑化学控制原理(4)分步反应(5)嵌入反应5、无化学平衡的判断：根据热力学知识，若反应发生微小变化，则引起反应体系吉布斯函数改变为若反应时在等温等压下进行的，则，从而的该反应的摩尔吉布斯函数改为简单的说就是通过公式看出吉布斯函数的值一直在变化不等于零，所以没有化学平衡。
材料合成与制备方法
A.晶核形成的热力学势垒 要大，液体大
C.在粘度与温度关系相似的条件下， 或液相温度要低
D.原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成。
2）结构模型
A.微晶模型：基本思想是：大多数原子与其最近邻原子的相对位置与晶体情形完全相同，这些原子组成一纳米至几十纳米的晶粒，长程有序性消失主要是因为这些微晶取向散乱、无规的原因。
答：B—S法的构思是在一个温度梯度场内生长单晶，在单—固——液界面上成核。待结晶的材料通常放在一个圆柱形的坩埚内，坩埚可垂直或水平放置，使坩埚下降通过一个温度梯度，或使加热器沿坩埚上升。
第二章、
1.试说明非晶态的概念与特性
答：1）概念：非晶体物质是介于晶体和液体之间有序度的一种聚集态，其在小于几个原子间距的小区间内（1~1.5nm），仍然保持形貌和组分的某些有序特征而具有短程有序但长程无序的特殊物质状态。
2.试推导液固生长系统的相变驱动力。
解：设晶体流体的界面面积为A，垂直于界面的位移为∆X，系统的吉布斯自由能的降低为∆G，界面上单位面积的驱动力为f；驱动力做功：f·A·∆X=—∆G
f=-∆G·A·∆X=-∆G·∆V
生长驱动力在数值上等于生长单位体积的晶体所引起的系统吉布斯自由能的变化，负号表示界面向流体中位移引起系统自由能降低。
2）特性： a.高强度、高韧性b.抗腐蚀性c.软磁特性d.超导电性e.光学性质：光吸收、光电导、光致发射f.其它性质：室温电阻率高，负的电阻温度系数。
2.试说明常见非晶态的分类
答： 1）非晶态合金
2）非晶态半导体材料
3）非晶态超导体
4）非晶态高分子材料
5）非晶态玻璃
3.试说明非晶态材料的形成条件和结构模型
6.说明影响CVD的参数
材料化学合成与制备复习题
材料化学合成与制备复习题1.名词解释a.沉淀法: 液相沉淀法是向水溶液中投加某种化学物质，使它与水中的溶解物质发生化学反应，生成难溶于水的沉淀物。
b.直接沉淀法:在金属盐溶液中直接加入沉淀剂，在一定条件下生成沉淀析出，沉淀经洗涤、热分解等处理工艺后得到超细产物。
c.共沉淀法:在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，在各成分均一混合后，使金属离子完全沉淀，得到沉淀物再经热分解而制得微小粉体的方法。
d.均匀沉淀:一般沉淀过程是不平衡的，但如果控制溶液中沉淀剂的浓度，使之缓慢增加，则使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀出现，这种方法称为均相沉淀。
e.水热法:水热法又称热液法，属液相化学法的范畴。
是指在密封的压力容器中，以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。
水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。
其中水热结晶用得最多。
f.均匀形核:均匀形核就是不在杂质或者器壁结晶，而是直接通过液体本身的相起伏产生临街晶核从而生长晶体的结晶过程。
g.非均匀形核:非均匀形核就是依靠液体中的固体杂质或器壁的表面能进行的结晶。
通常，非均匀晶核比均匀形核容易进行。
h.溶度积原则:即在一定条件下，在含有难溶盐MnNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为LMnNn MmNn == mM n+ + nNm-溶度积常数 LMmNn=[Mn+]m•[Nm-]ni.软团聚:软团聚主要是由颗粒间的范德华力和库仑力所致，所以通过一些化学的作用或施加机械能的方式，就可以使其大部分消除.j.硬团聚:一般是指颗粒之间通过化学键力或氢键作用力等强作用力连接形成的团聚体。
k.水热；l.溶剂热:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。
材料合成与制备方法
材料合成与制备方法材料合成是材料科学领域中的关键环节，合成方法的选择直接影响到材料的性能和应用。
本文将介绍几种常见的材料合成方法和制备技术，包括化学合成、物理合成和生物合成等。
一、化学合成化学合成是一种通过化学反应来制备新材料的方法。
通常需要原料物质在特定条件下进行反应，生成目标产物。
常见的化学合成方法包括溶液法、气相法和固相法等。
1. 溶液法溶液法是一种将原料物质溶解在适当的溶剂中，通过溶液中物质的扩散、固相沉淀和晶体生长等过程，制备出所需的材料的方法。
这种方法操作简单，适用于多种材料的合成。
2. 气相法气相法是一种将原料物质气化或溶解在惰性气体中，通过气相反应生成目标产物的方法。
这种方法通常用于制备高纯度、高质量的材料，适用于一些高温、高真空条件下的合成。
3. 固相法固相法是一种将原料物质混合均匀后，在高温条件下进行反应生成目标产物的方法。
这种方法适用于高温烧结、固相反应等制备过程。
二、物理合成物理合成是一种利用物理方法实现材料合成的方式。
常见的物理合成方法包括熔融法、机械合成和溅射法等。
1. 熔融法熔融法是一种将原料物质加热至熔化状态后冷却凝固成材料的方法。
这种方法通常用于金属材料、陶瓷材料等的制备，具有制备工艺简单、成本低廉的优点。
2. 机械合成机械合成是一种通过机械力对原料物质进行机械混合、压缩、研磨等过程，实现材料合成的方法。
这种方法适用于一些不容易发生化学反应的材料，可以制备出高性能的复合材料。
3. 溅射法溅射法是一种利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面原子或分子脱落并沉积在基底上形成薄膜的方法。
这种方法适用于制备薄膜、涂层等材料，广泛应用于电子、光电等领域。
三、生物合成生物合成是一种利用生物体或生物体系来合成材料的方法。
常见的生物合成方法包括生物体内合成、发酵法和生物模板法等。
1. 生物体内合成生物体内合成是一种利用生物体自身代谢过程中产生的物质合成材料的方法。
这种方法适用于生物体本身就能够合成目标产物的情况，具有环境友好、资源可再生的优点。
材料合成与制备复习资料
1.升华法：将固体在高温区升华，蒸气在温度梯度的作用下向低温区输运结晶的一种生长晶体的方法。
（硫化物，卤化物，Cds，ZnS，CdI2，HgI2）2.在晶体生长过程中始终维持其过饱和度的途径有：（1）根据溶解度曲线，改变温度；（2）采取各种方法（如蒸发，电解等）减少溶剂，改变溶液成分；（3）通过化学反应来控制过饱和度。
化学反应的速度和晶体生长的速度差别很大，凝胶扩散使反应缓慢进行；（4）用亚稳相来控制过饱和度。
3.根据晶体的溶解度与温度的关系，溶液中生长晶体的方法：降温法，流动法（温差法），蒸发法，凝胶法。
4.降温法适用于溶解度和温度系数都较大的物质，并需要一定的为温度区间。
5.蒸发法生长晶体的基本原理是将溶剂不断蒸发减少，从而使溶液保持在过饱和状态，晶体便不断生长。
适用于溶解度较大而溶解度温度系数较小或为负值的物质。
6.晶体的水热生长法是一种在高温高压下的过饱和和水溶液中进行结晶的方法。
7.水热法的优点：（1）由于存在相变（α石英）可能形成玻璃体（由于高粘滞度而结晶很慢的那些硅酸盐）；在熔点时，不稳定的结晶相可以用水热法生长；（2）可以用来生长在接近熔点时蒸汽压高的材料（ZnO）或要分解的材料（VO 2）等；（3）适用用要求比熔体生长的晶体有较高完美性的优质大晶体或在理想配比困难时，要更好的控制成分的材料生长；（4）生长出得晶体热应力小，宏观缺陷少，均匀性和纯度也较高。
8.水热法的缺点：（1）需要特殊的高压釜和安全保护措施；（2）需要适当大小的优质籽晶，虽然质量在以后的生长中能够得到改善；（3）整个生长过程不能观察，生长一定尺寸的晶体，时间较长。
9.正常凝固法的特点是在晶体开始生长时，全部材料处于熔融态（引入的籽晶除外）。
在生长过程中，材料体系有晶体和熔体两部分组成，并且是以晶体的长大和熔体的减少而告终。
10.正常凝固法：晶体提拉法，坩埚移动法，晶体泡生法，弧熔法。
11.提拉法改进技术：（1）晶体直径的自动控制技术—ADC技术—不仅使生长过程的控制实现了自动化，而且提高了晶体的质量和成品率；（2）液相封盖和高压单晶炉—LEC技术—生长那些具有较高蒸气压或高离解压的材料；（3）磁场提拉法—MCZ技术—在提拉法中加一磁场，可以使单晶中得氧含量和电阻率分布得到控制和趋于均匀（单晶硅的成功制取）；（4）倒膜法—EFG技术—可以按照所需要的形状和尺寸来生长晶体，晶体的均匀性也得到了改善。
材料合成与制备期末复习题
材料合成与制备期末复习题第零章绪论1.材料合成:材料合成是指促使原子或分子构成材料的化学或物理过程;2.材料制备:材料制备是指研究如何控制原子与分子使其构成有用的材料，但材料制备还包括在更为宏观的尺度上控制材料的结构，使其具备所需的性能和使用效能。
3.材料合成与制备的最终目标是:制造高性能、高质量的新材料以满足各种构件、物品或仪器等物件的日益发展的需求。
4.材料合成与制备的发展方向:材料的高性能化、复合化、功能化、低维化、低成本化、绿色化;5.影响热力学过程自发进行方向的因素:(1)能量因素;(2)系统的混乱度因素; 6.隔离系统总是自发的向着熵值增加的方向进行。
7.论述反应速率的影响因素:(1)浓度对反应速率的影响:对于可逆反应，增加反应物浓度可以使平衡向产物方向移动，因此，提高反应物浓度是提高产率的一个办法，但如果反应物成本很高，将反应物之一在生成后立即分离出去或转移到另一相中去，也是提高反应产率的一个很好的办法。
对于有气相的反应，如果反应前后气体物质的反应计量数不等，则增加压力会有利于反应向气体计量数小的方向进行。
另外，对于多个反应同时进行的反应，则应按主反应的情况来控制反应物的配比;(2)温度对反应速率的影响:对于一个可逆反应，正反应吸热，则逆反应就放热;如果正反应放热，则逆反应就吸热，升高温度有利于反应向吸热方向进行，不利于放热反应;对于放热反应，用冷水浴或冰浴使其降温的办法有利于反应的进行，但影响反应速率。
实际生产中，要综合考虑单位实际内的产量和转化率同时进行;(3)溶剂等对反应速率的影响:溶剂在反应中的作用:一是提供反应的场所，二是发生溶剂化效应。
溶剂最重要的物理效应即溶剂化作用，化学效应主要有溶剂分子的催化作用和容积分子作为反应物或产物参与了化学反应。
若溶剂分子与反应物生成不稳定的溶剂化物，可使反应的活化能降低，加快反应速率;若生成稳定的溶剂化物，则使反应活化能升高，降低反应速率;若生成物与溶剂分子生成溶剂化物，不论它是否稳定，都会使反应速率加快。
材料合成与制备 第1章 溶胶-凝胶法
溶胶凝胶化目前主要分为脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。
脱水凝胶化过程中(加入强亲水性物质，例已醇)，胶粒脱水，扩 散层中电解质溶解质浓度增加，凝胶化能垒降低。
碱性凝胶化过程中， Mn+ 可通过O2-、OH- 或An-(酸根离子)与配 体 简桥言联之，。体影系响加因入素有OHp-H，值胶、粒温表度面、正A电n-荷的减性少质，、能M(垒H2高O度)n+降的低浓。度等。
(3)溶剂化作用也能稳定溶胶。破坏胶粒之间的有序溶剂层， 使胶粒表层脱除溶剂并相互接触需要一定的溶剂化能量。这种 效应对于亲液溶胶更加明显。
反之，由溶胶制备凝胶的具体方法有以下几种： (1)使水、醇等分散介质挥发或冷却溶胶，使其成为过饱和 液，而形成冻胶。 (2)加入非溶剂，如在果胶水溶液中加入适量酒精后，即形 成凝胶。 (3)将适量的电解质加入胶粒亲水性较强的憎液型溶胶，即 可形成凝胶。 (4)利用化学反应产生不溶物，并控制反应条件可得凝胶。
前驱物溶液(溶 胶)由金属无机 化合物与添加剂 之间的反应形成
密集的粒子
粉末、薄 膜
有机聚合物 型Sol-Gel
过程
前驱物的控制 水解和缩聚
1.由前驱物得到的无机聚合物构 成凝胶网络 2.刚形成的凝胶体 积与前驱物溶液体积完全一样 3. 凝胶形成的参数--胶凝时间随着 过程中其它参数的变化 而变化 4.凝胶透明
3、 20纪80年代以后，广泛应用于功能材料、特种陶瓷材料、晶 体、薄膜材料 、超微粉体、有机-无机杂化材料的制备和应用。从 1981年开始，每二年举办一次溶胶-凝胶科学技术国际会议。溶胶-凝 胶科学已经成为材料科学与工程研究领域的一个重要分支。
三、溶胶-凝胶合成方法的原理
现代溶胶-凝胶技术一般是以金属有机醇盐或无机盐为原料， 溶解于一定的溶剂中形成金属化合物的溶液，然后进行水解、聚合 形成溶胶、凝胶。
材料合成制备考试复习资料终极版
材料合成制备考试复习资料终极版work Information Technology Company.2020YEAR材料合成：指把各种原子、分子结合起来制成材料所采用的各种化学方法和物理方法，一般不含工程方面的问题。
材料制备：制备一词不仅包含了合成的基本内涵，而且包含了把比原子、分子更高一级聚集状态结合起来制成材料所采用的化学方法和物理方法。
(一是新的制备方法以及新的制备方法中的科学问题，二是各种制备方法中遇到的工程技术问题)材料加工：是指对原子、分子以及更高一级聚集状态进行控制而获得所需要的性能和形状尺寸(以性能为主)所采用的方法(以物理方法为主).材料的分类：用途：结构材料，功能材料。
物理结构：晶体材料、非晶态材料和纳米材料。
几何形态：三维二维一维零维材料。
发展：传统材料，新材料。
按属性分：以金属健结合的金属材料，以离子键和共价键为主要键合的无机非金属材料，以共价健为主要键合的高分子材料，将上述三种材料进行复合，以界面特征为主的复合材料，钢铁、陶瓷、塑料和玻璃钢分别为这四种材料的典型代表。
新材料特点：品种多式样多，更新换代快，性能要求越来越功能化、极限化复合化、精细化。
新材料主要发展趋势：1结构材料的复合化2信息材料的多功能集成化3低维材料迅速发展4非平衡态(非稳定)材料日益受到重视。
单晶体的基本性质：均匀性；各向异性；自限性；对称性；最小内能和最大稳定性。
晶体生长类型：固相-固相平衡的晶体生长，液相-固相平衡的晶体生长，气相-固相平衡的晶体生长。
晶体生长可以分为成核和长大两个阶段。
成核过程主要考虑热力学条件。
长大过程则主要考虑动力学条件。
在晶体生长过程中，新相核的发生和长大称为成核过程。
成核过程可分为均匀成核和非均匀成核。
过冷度——每一种物质都有自己的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度，但是，在实际结晶过程中，实际结晶温度总是低于理论结晶温度的，这种现象称为过冷现象，两者的温度差值被称为过冷度，它是晶体生长的驱动力。
现代材料制备技术-考试复习资料
注浆成形：将陶瓷原料制备出具有一定流动性的称之为泥浆的浆料。
经陈腐、调节添加剂等方法使浆料性能稳定在利于注浆成型的范围。
将泥浆注人石膏质多孔模型中，由于石膏的毛细孔吸水作用，将泥浆中部分水分吸人模型壁中，致使泥浆从靠近石膏模型面的部分开始逐渐固化而形成具有一定保型性能的陶瓷坯层。
最后将余浆排出，经离型脱模后干燥便得到陶瓷坯体。
作为一种主要的成型方法，传统的注浆成型仍在日用瓷和卫生瓷等生产中发挥着重要作用。
反应烧结：反应烧结法是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。
溶胶一凝胶法：溶胶一凝胶法是指将一种或多种固相以微小的胶体颗粒形式均匀地分散在液相介质中，形成稳定的胶体溶液，使不同的颗粒在溶胶中达到分子水平的混合，然后通过适当的加热或调整PH等方法改变胶体溶液的稳定性，使之发生胶凝作用转变成凝胶，凝胶经适当的温度煅烧，在煅烧过程中各物相相互反应生成所需制备的粉体。
反应烧结：反应烧结法是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。
凝胶注浆：陶瓷浆料原位凝固成型是20世纪90年代迅速发展起来的新的胶态成型技术。
其成型原理不同于依赖多孔模吸浆的传统注浆成型，而是通过浆料内部的化学反应形成大分子网络结构或陶瓷颗粒网络结构，从而使注模后的陶瓷浆料快速凝固为陶瓷坯体。
简述粉体液相合成过程中防止团聚的办法。
一是在体系中加人有机大分子，使其吸附在颗粒表面，形成空间阻挡层，阻止颗粒之间互相碰撞团聚。
常用的有机大分子是聚丙烯酰胺、聚乙二醇等。
二是用表面张力小的液体如乙醇、丙酮等有机液体做溶剂，可减轻团聚。
另外，可采用冷冻干燥办法，使液相凝固成固体，通过减压，使溶剂升华排除，也可防止团聚。
机械化学法的基本原理及其特点。
机械化学法的基本原理是通过对反应体系施加机械能诱导其发生扩散及化学反应等一系列化学和物理化学过程，从而达到合成新品种粉体的目的。
材料合成与制备方法
第一章1、1 溶胶凝胶1、什么是溶胶——凝胶？答：就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。
2、基本原理（了解）3、设备：磁力搅拌器、电力搅拌器4、优点：该方法制备块体材料具有纯度高、材料成分易控制、成分多元化、均匀性好、材料形状多样化、且可在较低的温度下进性合成并致密化等5、工艺过程：自己看6、工艺参数：自己看2、1水热与溶剂热合成1、水热法：是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境。
2、溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。
3、优点：a、在有机溶剂中进行的反应能够有效地抑制产物的氧化过程或水中氧的污染；b、非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩大；c、由于有机溶剂的低沸点，在同样的条件下，它们可以达到比水热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶；d、由于较低的反应温度，反应物中结构单元可以保留到产物中，且不受破坏。
同时，有机溶剂官能团和反应物或产物作用，生成某些新型在催化和储能方面有潜在应用的材料4、生产设备：高压釜是进行高温高压水热与溶剂热合成的基本设备；（分类自己看),高压容器一般用特种不锈钢制成,5、合成工艺：选择反应物核反应介质——确定物料配方——优化配料顺序——装釜、封釜——确定反应温度、压力、时间等试验条件——冷却、开釜——液、固分离——物相分析6、水热与溶剂热合成存在的问题：1、无法观察晶体生长和材料合成的过程，不直观。
2、设备要求高耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬、技术难度大温压控制严格、成本高。
材料合成与制备方法 复习43页PPT
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。—于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
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31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
材料合成与制备方法 复习
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
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。
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在电极与溶液之间形成的界面上进行的电极反响分为哪几个步骤？ 反响物粒子自溶液本体向电极外表传递 反响物粒子在电极外表或电极外表附近液层中进行某种转化 在电极与溶液之间的界面上进行得失电子的电极反响 电极反响产物在电极外表或电极外表附近液层中进行某种转化 电极反响产物自电极外表向溶液本体传递。
“原位结晶〞机制中选用常温常压下不可溶的固体粉末，凝胶或沉淀为前驱物
时，如果前驱物和晶相的溶解度相差不是很大时，或者“溶解-结晶〞的动力学
速度过慢，那么前驱物可以经过脱去羟基〔或脱水〕，原子原位重排而转变
为结晶态。
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水热条件下晶体生长包括哪几个步骤？ 〔1〕营养料在水热介质里溶解，以离子、分子团的形式进入溶液〔溶解 阶段〕； 〔2〕由于体系中存在十分有效的热对流及溶解区和生长之间的浓度差， 这些离子、分子或离子团被输运到生长区〔输运阶段〕； 〔3〕离子、分子或离子团在生长界面上吸附、分解与脱附； 〔4〕吸附物质在界面上的运动； 〔5〕结晶。
为什么在水热合成体系中，在不改变其它反响条件的情况下，在一相当短 的时间内使反响物浓度有极大的增加，可以大大加快成核速率，从而到达 减小产物晶粒粒度的目的？
粉体的晶粒粒度与粉体形成时的成核速度有关，成核速度越快，由此 制得的粉体的粒粒度就越小，对于溶液体系，如果采取一定的措施， 加快成核速度，即在相对较短的时间内形成相对较多的晶核，由于在 成核过程中溶质被大量消耗，在生长过程所提供的溶质就会相对减少， 那么可以使产物的晶粒粒度减少。
• 除去溶剂：使聚合产物的浓度增大，当存在一定程度的交联时，发 生溶胶-凝胶的转变，粘度突然增大。
• 用酸或碱催化以促进水解和缩聚反响的发生。
材料制备新技术复习题
材料制备新技术复习题第一章1.实现快速凝固的途径有哪些？答：a.动力学急冷法 b.热力学深过冷法 c.快速定向凝固法2.用单辊法制备金属带材的快速凝固工艺特点是什么？答：答：①单辊需要以2000~10000r∕min的高速度旋转，同时要保证单辊的转速均匀性很高，径向跳动非常小，以控制薄膜的均匀性②为了防止合金溶液的氧化，整个快速凝固过程要在真空或保护性气氛下进行③为了获得较宽并且均匀的非晶合金带材，液流必须在单上均匀成膜，液流出口的设计及流速的控制精度要求很高。
3.常用金属线材的快速凝固方法有哪些？它们的工艺特点是什么？答：a.玻璃包覆熔融的线法。
特点：容易成型、连续等径、表面质量好的线材。
但生产效率低，不适合生产大批量工业用线材。
b.合金熔液注入快冷法。
特点：装置简单，但液流稳定性差，流速较低、难控制速率，不能连续生产。
c.旋转水纺线法。
特点：原理和装置简单、操作方便、可实现连续生产。
d.传送带法。
特点：综合了b、c法，可实现连续生产，但装置较复杂，工艺参数调控较难，传送速率不快。
第二章1喷射成形的基本原理是什么？其基本特点有哪些？答：原理：在高速惰性气体的作用下，将熔融金属或合金液流雾化成弥散的液态颗粒，并将其喷射到水冷的金属沉积器上，迅速形成高度致密的预成形毛坯。
特点：高度致密，低含氧量，快速凝固的显微组织特征，合金性能高，工艺流程短，成本低，高沉积效率，灵活的柔性制造系统，近终形成形，可制备高性能金属基复合材料。
2.喷射成形关键装置指的是什么？雾化喷嘴系统3.用喷射成形技术制备复合材料时有什么优势？是否任何复合材料都能用该方法来制备？说明理由。
答：主要优势：在于快速凝固的特性、高温暴露时间短、简化工艺过程。
否；因为有的复合材料容易发生界面反应，且高含氧量、气体含量和夹杂含量，工艺复杂和成本偏高等问题。
4.气体雾化法是利用气体的冲击力作用于熔融液流，使气体的动能转化为熔体的表面，从而形成细小的液滴并凝固成粉末颗粒。
材料合成与制备
材料合成与制备1. 引言材料合成与制备是一项重要的科学研究领域，涉及到从原材料到最终产品的整个过程。
通过合成和制备材料，我们可以获得具有特定性质和功能的新材料，以满足不同领域的需求。
本文将介绍材料合成与制备的基本概念、方法和应用。
2. 材料合成的基本概念2.1 材料合成的定义材料合成是指通过化学反应、物理方法或其他途径将原始物质转化为具有期望性质和结构的新物质。
这一过程可以包括单一组分材料的制备，也可以是复合材料的合成。
2.2 材料合成的分类根据原始物质和反应方式的不同，材料合成可以分为以下几类：•化学气相沉积（CVD）：通过气相反应在固体表面上生成薄膜或纳米颗粒。
•溶液法：利用溶液中溶解度差异来实现晶体生长或纳米颗粒形成。
•固相法：通过固态反应在固体材料中生成新的晶相或化合物。
•电化学法：利用电化学反应来合成材料，如电沉积、电解等。
•水热合成：利用高温高压水环境下的化学反应来合成材料。
3. 材料制备的基本概念3.1 材料制备的定义材料制备是指通过加工和处理原始材料，将其转化为具有特定形状、结构和性质的最终产品。
这一过程可以包括物理加工、化学处理、热处理等。
3.2 材料制备的分类根据加工方式和处理方法的不同，材料制备可以分为以下几类：•熔融法：将原始材料加热至熔点，使其熔化后再冷却固化成所需形状。
•粉末冶金法：将粉末材料通过压制、烧结等工艺制备成所需形状。
•涂覆法：通过涂覆技术将液态或粉末材料均匀地覆盖在基底上，形成所需表面层。
•光刻技术：利用光敏物质的特性，在光照和化学处理的作用下制备微米或纳米尺度的结构。
•3D打印技术：通过逐层堆积材料来制备三维结构。
4. 材料合成与制备的方法材料合成与制备的方法多种多样，具体选择哪种方法取决于材料的性质、结构和应用要求。
以下是一些常用的方法：4.1 化学合成化学合成是指通过化学反应将原始物质转化为所需材料。
常见的化学合成方法包括溶液法、气相法、固相法等。
例如，利用溶液法可以通过溶解金属盐和还原剂来合成金属纳米颗粒。
材料合成与制备方法
材料合成与制备方法材料合成是指通过化学反应或其他方法，将原始物质转化为具有特定性质和用途的新材料的过程。
材料合成是材料科学和工程领域的重要研究内容之一，它可以为各个行业提供各种不同性质和用途的材料，包括金属、陶瓷、聚合物和复合材料等。
在材料合成的过程中，存在多种不同的制备方法，下面将介绍一些常见的制备方法。
1.溶液法合成：溶液法合成是指将所需原料溶解于溶剂中，通过一系列的反应和处理步骤，使原料逐渐形成所需的新材料。
溶液法合成常用于制备金属盐、陶瓷粉末和纳米材料等。
这种方法具有成本低、操作简单的优点，但也存在一些问题，如产品纯度有限、溶剂回收困难等。
2.气相沉积法：气相沉积法是指通过将气体原料转化为激活态，然后在特定条件下进行反应，使材料沉积在特定基底上。
气相沉积法常用于制备薄膜材料和纳米材料等。
这种方法具有制备过程可控性好、产品均匀性高的优点，但也存在一些问题，如设备复杂、制备成本较高等。
3.熔融法合成：熔融法合成是指将固体原料加热至熔融状态，然后冷却形成新材料的过程。
熔融法合成常用于制备金属合金、玻璃和陶瓷等。
这种方法具有制备过程简单、产品纯度高的优点，但也存在一些问题，如温度控制难度大、合成周期长等。
4.沉淀法合成：沉淀法合成是指通过加入沉淀剂，使材料的溶液中的溶质生成沉淀，然后通过过滤、洗涤和干燥等步骤，得到所需的新材料。
沉淀法合成常用于制备颗粒状材料和胶体材料等。
这种方法具有操作简单、适用范围广的优点，但也存在一些问题，如沉淀剂的选择和处理工艺的掌握等。
5.水热合成法：水热合成法是指将原料与水或溶液在高温高压环境下反应，以合成新材料的方法。
水热合成法常用于制备氧化物陶瓷、纳米颗粒和有机无机复合材料等。
这种方法具有制备条件温和、反应速度快的优点，但也存在一些问题，如设备压力限制和产物分离困难等。
综上所述，材料合成与制备方法涵盖了多种不同的技术和手段，根据实际需求选择合适的制备方法非常重要。
材料合成与制备考试题答案
一名词解释1共沉淀法沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合液中加人适当的沉淀剂制备前驱体沉淀物,再将沉淀物进行干燥或锻烧，从而制得相应的粉体颗粒。
共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，它是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法。
2水热合成法水热与溶剂热合成：在一定温度(100～1000℃)和压力(1～100MPa)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条件下,由于反应处于分子水平,反应性提高,因而水热反应可以替代某些高温固相反应。
又由于水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,因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。
它的优点：所的产物纯度高，分散性好、粒度易控制。
3化学气相沉积气相沉积：利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的一类技术1物理气相沉积(Physical Vapor Deposition ，简称PVD)：物理气相沉积是通过蒸发，电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。
物理气象沉积方法有真空镀，真空溅射和离子镀三种，目前应用较广的是离子镀。
如真空蒸发法、溅射法、离子镀等“物理气相沉积” 通常指满足下面三个步骤的一类薄膜生长技术:A所生长的材料以物理的方式由固体转化为气体B生长材料的蒸汽经过一个低压区域到达衬底C蒸汽在衬底表明上凝结，形成薄膜2化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。
它本质上属于原子范畴的气态传质过程。
（一种或数种反应气体在热、激光、等离子体等作用下发生化学反应析出超微粉的方法）。
4 Ostwald RipeningOstwald ripening是一种材料生长的机理，简单点说就是材料从分子阶段开始，首先形成一定尺寸的晶核，然后所有的分子都依附于晶核生长，这个阶段不会再形成新的晶核了，只是晶核生长的越来越大，就是“从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。
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将处理的基底和溶胶相接触，在基底毛细孔产生的附加压力下，溶胶 倾向于进入基底孔隙，当其中介质水被吸入孔道内同时胶体粒子的流 动受阻在表面截留，增浓，缩合，聚结而成为一层凝胶膜。
3. 凝胶的产生途径有哪些？
① 改变温度：利用物质在同一种溶液中的不同温度时的溶解度不同， 通过升、降温度来实现胶凝，从而形成凝胶; ② 转换溶剂：用分散相溶解度较小的溶剂替换溶胶中原有的溶剂可以 ③ ④ 使体系胶凝，从而得到凝胶，如固体酒精的制备; 加电解质：溶液中加人含有相反电荷的大量电解质也可以引起胶凝 而得到凝胶，如在Fe(OH)3溶胶中加人电解质KCI可使其胶凝; 进行化学反应：使高分子溶液或溶胶发生交联反应产生胶凝而形成 凝胶，如硅酸凝胶、硅一铝凝胶的形成。 除去溶剂：使聚合产物的浓度增大，当存在一定程度的交联时，发 生溶胶-凝胶的转变，粘度突然增大。 用酸或碱催化以促进水解和缩聚反应的发生。
碱催化
5. 凝胶点是指流变性质的突然改变，即容器倾斜45º 时，溶胶不流动
简答与论述
1. 如何用溶胶凝胶法制备薄膜及涂层？ 将溶液或溶胶通过适当方法在基板上形成液膜，经凝胶化后通过热处 理可转变成无定形态（或多晶态）膜或涂层
提拉浸渍法 旋转涂覆法 丝网印刷法 喷雾涂层法 电沉积法 细管涂镀技术
2. 溶胶凝胶法制备薄膜及涂层的成膜机理是什么？
聚和联接遭到破坏，从而使微粒自身在水热介质中溶解，以离子或离子团
的形式进入溶液，进而成核、结晶而形成晶粒。当水热介质中溶质的浓度 高于晶粒的成核所需要的过饱和度时，体系内发生晶粒的成核和生长，随 着结晶过程的进行，介质中用于结晶的物料浓度又变得低于前驱物的溶解 度，这使得前驱物的溶解继续进行。如此反复，只要反应时间足够长，前 驱物将完全溶解，生成相应的晶粒。 “原位结晶”机制当选用常温常压下不可溶的固体粉末，凝胶或沉淀为前驱 物时，如果前驱物和晶相的溶解度相差不是很大时，或者“溶解-结晶”的动 力学速度过慢，则前驱物可以经过脱去羟基（或脱水），原子原位重排而转
2. 凝胶（Gel）胶体颗粒或高聚物分子相互交联，空间网络状结构不断发展， 最终使得溶胶液逐步失去流动性，在网状结构的孔隙中充满液体的非流动半 固态的分散体系，它是含有亚微米孔和聚合链的相互连接的坚实的网络。 3. 溶胶－凝胶法：就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这 些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶 胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶 网络间充满了失去流动性的溶剂。 4. 双电层 溶胶体系中，静电引力使颗粒吸引反离子向其表面靠拢，并排斥同离子， 固体表面电荷与溶液中反电荷形成了双电层结构。
材料合成与制备方法 复习
重点：前四章
考试方式：闭卷 满分：100分 题型 一、填空题（1分×10空） 二、选择题（2分×10） 三、名词解释（5分×4） 四、简答题（6分×5） 五、论述题 （10分×2）（前四章）
1-溶胶－凝胶法
概念
1 . 溶胶（Sol） 又称胶体溶液。指在液体介质（主要是液体）中 分 散了1-100nm粒子(基本单元)，且在分散体系中保持固体物质不沉淀的胶 体体系。溶胶也是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，并且不停地进行 布朗运动的体系。 溶胶态分散系示例 分散相 液体 固体 气体 液体 固体 液体 气体 分散介质分散介质 气体 气体 液体 液体 液体 固体 固体 示例 雾 烟 泡沫 牛乳 胶态石墨 矿石中的液态夹杂物 矿CH3，C2H5）－ROH－H2O系统为例， 体系中最先发生水解反应：
（1）系统含水量比较低的情况下：反应产物一直受到水解速度的控制， 更倾向于形成链状结构：
（2）当加水量增大时：由于水解速度快，聚合反应主要或全部以失水缩聚 的方式进行，从而形成具有二维或三维结构的聚合物，其水解和缩聚反应可 表达为：
知识点
1. 溶胶不是物质而是一种“状态”。
2. 提高溶胶稳定性的三个基本途径 (1)使胶粒带表面电荷；(2) 利用空间位阻效应；(3)利用溶剂化效应。
3. 溶胶-凝胶过程，按照溶胶的形成原理分为胶体型无机、聚合物型、络合物 型
4. 溶胶形成过 程中催化剂的 影响
催化机理 酸催化
缩聚产物 交联度低， 呈链状生长 交联度高，结 构粒子
总的净反应为：
2-水热与溶剂热合成法
概念
1. 水热法在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应
体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个 相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解， 并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。 2. 溶剂热法将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、 醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水 溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料
⑤
⑥
4. 溶胶形成过程中水解度的影响（加水量），并举例说明？
水解度R≥2，TEOS水解反应使大部分的-OR基团脱离，产生-OH基团，形成了部分水 解的带有-OH的硅烷，在这些部分水解的硅烷之间容易反应形成二聚体，这些二聚 体不再进行水解，而是发生交联反应形成三维网络结构，从而缩短了凝胶化时间. 水解度R≤2，水解反应则产生了部分水解的带有 -OH的硅烷，从而消耗掉大部分水， 缩聚反应较早发生，形成TEOS的二聚体，硅酸浓度减少，凝胶时间延长
10 变为结晶态。
水热条件下晶体生长包括哪几个步骤？
（1）营养料在水热介质里溶解，以离子、分子团的形式进入溶液（溶
解阶段）； （2）由于体系中存在十分有效的热对流及溶解区和生长之间的浓度差，
3.水热与溶剂热合成的生产设备为高压釜，有不锈钢外壳和聚四氟乙 烯内衬构成
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简答和论述
水热生长体系中的晶粒形成有哪三种机制？ “均匀溶液饱和析出”机制由于水热反应温度和体系压力的升高， 溶质在溶液中溶解度降低并达到饱和，以某种化合物结晶态形式从 溶液中析出。 “溶解-结晶”机制所谓“溶解”是指水热反应初期，前驱物微粒之间的团