无机合成材料

无机材料合成及工艺复习提纲

主要题型：填空、选择、名词解释、简答、综合实践〔材料合成设计〕

第一章绪论

1、化学的核心任务:是研究化学反响与创造新物质；无机合成化学的目标:是为创

造新物质和新材料提供高效、对环境友好的定向合成与制备手段，并在此根底上逐步开展无机材料的分子工程学。

无机合成内容：经典合成—极端条件下合成—特殊的合成—软化学和绿色合成方法典型无机化合物的合成——典型无机材料的合成

2、现代无机合成化学研究成果的先进性表现在哪四个方面？

⑴高难度合成与特殊制备技术的快速开展使具有复杂功能体系的新化合物、物相与物态合成数量大幅度增加，开发了大量复合、杂化与组装材料；

⑵在合成与制备化学开展的根底上开拓了大量新合成反响、合成路线与合成技术，包括极端条件下的合成，各类高选择性合成反响技术等；

⑶生产过程中绿色(节能、高效、干净、经济)合成路线的研究与开发；

⑷特定功能与生物活性的化合物、分子集合体与材料的分子设计、定向合成与分子(晶

体)工程研究的积极开展。

3、软化学合成的概念及其特点。〔储氢合金的工作〕

软化学是相对于硬化学而言的。它是指在较温和条件下实现的化学反响过程。软化学合成也属绿色化学范畴。〔水法冶金〕

特点：1.不需用高纯金属作原料；2.制得的合金是有一定颗粒度的粉末，不需在使用时再磨碎；3.产品本身具有高活性；4.产品具有良好的外表性质和优良的吸放氢性能；5.合成方法简单；6.有可能降低本钱；7.为废旧储氢合金的回收再生开辟了新途径

4、极端条件下的合成中极端条件包含哪些要素？〔金刚石晶体的生成〕

极端条件是指极限情况，即超高温、超高压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光、等离子体等。

5、特种功能材料的设计指开展特定构造无机化合物或功能无机材料的分子设计、

剪裁与分子工程学的研究。以特定的功能为导向，在分子水平上实现构造的设计和构建，研究分子构件的形成和组装规律，并在此根底上对特定性能的材料进展定向合成。〔碳纳米管的手性可控制备和修饰〕〔光电功能材料〕

6、化学仿生学：指在分子水平上模拟生物的功能，将生物的功能原理用于化学，借以改善

现有的和创造崭新的化学原理和工艺的科学.(仿生膜)

关键是巧妙选择适宜的无机物沉积模板

7、纳米材料的尺度:纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)

或由它们作为根本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子严密排列在一起的尺度。

纳米晶的制备：①化学沉淀法②化学复原法③溶胶-凝胶法④水热-溶剂热法

⑤热分解法⑥微乳液法⑦高温燃烧合成法⑧模板合成法⑨电解法

8、绿色化学的特点和核心

绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料，消除废物和防止使用有毒的和危险的试剂和溶剂。〔循环反响：索尔维制碱法。侯德榜的氨碱法〕〔稻草变黄金:超临界二氧化碳的合成。二氧化碳既是溶剂又是反响物〕

绿色化学的特点和核心：

◇充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；

◇在无毒、无害的条件下进展反响，以减少向环境排放废物；

◇提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放〞；

◇生产出有利于环境保护、社区平安和人体安康的环境友好的产品。

第二章化学热力学与无机合成

1、化学热力学在合成中的作用〔指导意义〕

无机合成反响的首要任务是设计合成方法，合成反响设计的方法随合成目标物的不

同而有很大的不同，但都是先从热力学的可能及经济有利开场的。根据热力学原理，从不同角度分析各种无机化学反响，就可以得到化学反响在指定情况下能否发生、化学反响发生的难易、产物的稳定性等信息。这对于合成新的无机化合物，或寻找老化合物新的合成方法，或对合成产物的别离，以及合成过程中对能量的增补、减少，控制反响器温度等重要过程都是很有指导意义的，在很大程度上可以减少工作的盲目性。

2、 Ellingham 图的原理及应用〔课件〕

耦合反响的概念当反响A 的，从热力学观点来看，该反响根本上不能进展。但是如果再合并另一个反响B ，反响B 又符合下面两个条件：①反响B 能把反响A 中不需要的产物消耗掉；②反响B 的为很大的负值，能使总反响 于是，原来单独不能自发进展的反响A ，在反响B 的帮助下，合并在一起的总反响就可以进展了。这种情况称为偶合反响〔coupled reaction 〕。

应用：⑴单质磷的制备

⑵ TlCl 4的制备

〔3〕氧化法制备CuSO 4

3、标准平衡常数在无机合成中的应用

用Q 判断反响的进展程度 3、 泡佩克斯图的原理与应用〔课件〕

电位-pH 图应该称为“泡佩克斯〔Pourbaix 〕图〞。它是关于电对的电极材料-参加反响各物种浓度-温度-溶液酸度的关联图

第三章低温合成/高温合成/高压合成与应用 〔物质第四态—等离子态、物质第五态—超导态和超流态〕

1、 获得低温的方法及一些应用

⑴ 恒温低温浴：低温合成需要的低温源装置可分为制冷浴与相变制冷浴。〔干冰啤酒〕 ⑵ 制冷产生低温

θ

A >∆G θ

G ∆0

θB θ

A θ〈∆+∆=∆G G G θK Q <θK Q =θ

K Q > 反响正向进

体系处于平衡状态

反响逆向进展

⑶低温恒温器

⑷储存液化气体的装置

①储存液化气体的杜瓦瓶

②储存液化气体的钢瓶〔应装单向阀门，防止回火。输入气体压力表指压不应为零〕

应用:⑴稀有气体化合物的合成

①KrF2的低温放电合成

②XeO4的低温水解合成

③XeF2的低温光化学合成

④RnF2的低温光化学合成

⑵金属、非金属同液氨的反响

①碱金属及其化台物同液氨的反响(制备NaNH2)

②碱土金属同液氨的反响

③某些化合物在液氨中的反响

④非金属同液氨的反响

⑤液氨中配合物的生成

⑶低温下挥发性化合物的合成

①二氧化三碳的合成

②氯化氰的合成

③磷化氢的合成

④甲硅烷的制备

⑤甲锗烷的制备

⑥乙硼烷的制备

⑷低温下气体的别离

①低温下的分级冷凝

②低温下的分级减压蒸发

③低温吸附别离(从空气别离出来的稀有气体混合物如用吸附剂反复进展吸附、解吸操作就可达提纯目的。吸附剂可用活性炭、硅胶等)

④低温化学别离

2、高温的获得方法

⑴电阻炉

⑵高温箱形电阻炉

⑶碳化硅电炉

⑷碳管炉

⑸钨管炉