材料制备与表征复习资料
材料工程制备整理(第二部分)
1材料制备工程复习纲领第二部分1.1玻璃及加工工艺○玻璃的基本特性：（1）强度：玻璃的强度取决于其化学组成、杂质含量及分布、制品的形状、表面状态和性质、加工方法等。
玻璃是一种脆性材料，其强度一般用抗压，抗张强度等来表示。
玻璃的抗张强度较低，由于玻璃的脆性和玻璃表面的瑚裂纹所引起的。
玻璃的抗压强度约为抗张强度的14—15倍。
（2）硬度：玻璃的硬度较大，硬度仅次子金刚石、炭化硅等材料，它比一般金属硬，不能用普通刀和锯进行切割；玻璃的硬度值在莫氏硬度5—7之间，可根据玻璃的硬度选择磨料、磨具和加工方法，如雕刻、抛光、研磨和切割等。
（3）光学性质：玻璃是一种高度透明的物质，具有一定的光学常数、光谱特性，具有吸收或透过紫外线和红外线、感光、光变色、光储存和显示等重要光学性能。
通常光线透过愈多，玻璃质雪越好。
由干玻璃品种较多，各种玻璃的性能也有很大的差别，如有的铅玻璃具有防辐射的特性。
一般通过改变玻璃的成分及工艺条件，可使玻璃的性能有很大的变化。
（4）电学性能：常温下玻璃是电的不良导体。
温度升高时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状态时则变为良导体。
（5）热性质：玻璃的导热性很差，一般经受不了温度的急剧变化。
制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。
（6）化学稳定性：玻璃的化学性质较稳定。
大多数工业用玻璃都能抵抗除氢氟酸以外酸的展蚀．玻璃耐碱腐蚀性较差。
玻璃长期在大气和雨水的侵蚀下，表面光泽会失去，变得陶暗．尤其是一些光学玻璃仪器易受周围介质（如潮湿空气）等作用，表面形成白色斑点或雾膜，破坏玻璃的透光性，所以在使用和保存中应加以注意。
○玻璃的工艺特性：玻璃的成型工艺视制品的种类而异，但其过程基本上可分为配料、熔化和成型三个阶段，一般采用连续性的工艺过程：○玻璃的主要原料：（1）SiO 2：石英砂（硅砂）、砂岩、石英岩等。
（2）B 2O 3：硼砂、硼酸和含硼的矿物。
（3）Al 2O 3：长石、高岭土（粘土）、瓷土、蜡石、氧化铝、氢氧化铝和含铝的矿渣和含长石的尾矿。
材料制备与表征复习范围2
材料制备与表征复习范围21材料的性能与材料的成分密切相关，而与其结构无关。
这句话对吗？答：不对。
高分子材料的结构决定其性能，对结构的控制和改性，可获得不同特性的高分子材料。
高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。
2什么是能带理论？绝缘体、半导体、和导体的能带结构如何？答：在形成分子时，原子轨道构成具有分立能级的分子轨道。
晶体是由大量的原子有序堆积而成的。
由原子轨道所构成的分子轨道的数量非常之大，以至于可以将所形成的分子轨道的能级看成是准连续的，即形成了能带。
在0K时电子在能带中所占据的最高充填能级称为费米能级。
固体的能带可以用能态密度表示，它表示了在单位能量间隔内电子状态的数目。
能态密度为零的区间称为禁带，最高完全占据的能带称为价带，最低未完全占据的能带称为导带。
金属材料中导带被部分充填，因而具有电子导电性。
半导体和绝缘体的导带都是空的，价带完全充满，两者的区别是禁带的宽度不同。
绝缘体：价带为满带，禁带较宽达3～6eV，满带电子不能或较难激发到相邻的空带半导体：价带为满带，禁带宽度为0.1～1.5eV，一定条件下满带电子可激发到相邻的空带，从而在满带上留下空穴，空带中的电子和满带中的空穴都参与导电。
导体：价带部分填入，电子很容易跃迁到高能态形成电流，或价带为满带，但与相邻空带相连或重叠，相当于一个未满的能带。
4. 超导体的主要性能指标有几个？简述其主要应用领域？答：三个1）临界温度Tc 2）临界磁场强度Hc 3）临界电流密度Jc应用领域：超导输电、超导发电机、电能的超导储存、超导磁悬浮、电磁炮、超导计算机、生物超导、医学检测等。
5 超导材料零电阻效应迈斯纳效应答：具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。
现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。
材料结构表征及应用复习资料
材料结构表征及应用复习资料--2013材料化学第一章绪论1.材料研究的四大要素：材料的固有性质、材料的结构、材料的使用性能、材料的合成与加工；2.材料的固有性质大都取决于物质的电子结构、原子结构和化学键结构。
3.材料结构表征的三大任务及主要测试技术：①化学成分分析：传统的化学分析技术、质谱、色谱、红外光谱、核磁共振、X射线光电子能谱；②结构测定：X射线衍射、电子衍射、中子衍射、热分析；③形貌观察：光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜；第二章红外光谱及激光拉曼光谱2.1 红外光谱的基本原理1.红外光谱定义：当用一束具有连续波长的红外光照射物质时，该物质的分子就要吸收一定波长的红外光的光能，并将其转变为分子的振动能和转动能，从而引起分子振动—转动能级的跃迁。
通过仪器记录下不同波长的透过率(或吸光度)的变化曲线，即是该物质的红外吸收光谱。
2.中红外区波数范围：4000-400cm-1；3.简正振动振动自由度（3n-6或3n-5)。
4.简正振动的特点是，分子质心在振动过程中保持不变，所有的原子都在同一瞬间通过各自的平衡位置。
每个简正振动代表一种振动方式，有它自己的特征振动频率。
5.简正振动类型主要分为两大类，即伸缩振动和弯曲振动。
伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩使键长发生变化的振动；弯曲振动即指的是键角发生变化的振动6.实际观测到的红外基频吸收数目却往往少于3n-6个,为什么?①如振动过程中分子不发生瞬间偶极矩变化，则不引起红外吸收；②频率完全相同的振动彼此发生简并；③强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰；④吸收强度太弱，以致无法测定；⑤吸收峰落在中红外区之外。
7.分子吸收红外辐射必须满足的条件？①只有在振动过程中，偶极矩发生变化的那种振动方式才能吸收红外辐射，从而在红外光谱中出现吸收谱带。
这种振动方式称为红外活性的。
反之，在振动过程中偶极矩不发生改变的振动方式是红外非活性的，虽有振动，但不能吸收红外辐射。
材料分析与表征复习资料PPT课件
连续X射线产生机理
能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能 量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一次产生一个能量为 hv的光子，这样的光子流即为X射线。单位时间内到达阳极 靶面的电子数目是极大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞， 产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。
标识X射线产生机理
为什么K系标识X射线Kα的强度比Kβ要强很多？
由能级可知Kβ辐射的光子能量大于Kα的能量，但K层与 L层为相邻能级，故L层电子填充几率大，所以Kα的强度 约为Kβ的5倍。
为什么K系标识X射线主要有两种Kα和Kβ，它们是 怎样产生的？
标识X射线谱的产生相理与阳极物质的原子内部结构紧密相 关的。原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理 分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足 够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能 级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能 级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出 标识X射线谱。K层电子被击出时，原子系统能量由基态升到 K激发态，高能级电子向K层空位填充时产生K系辐射。L层电 子填充空位时，产生Kα辐射；M层电子填充空位时产生Kβ 辐射。
X射线的产生的条件是什么？
1.产生自由电子； 2.使电子作定向的高速运动; 3.在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然 减速或停止。
什么叫短波限，为什么连续X射线强度最大值出 现在1.5倍短波限波长左右？
X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波 限λ0.它是由光子一次碰撞就耗尽能量所产生的 X射线。它只与管电压有关，不受其它因素的影 响。虽然在短波限波长处光子的能量最大，但相 应的光子的数目却不多，所以连续X射线强度最 大值出现在1.5倍短波限波长左右。
材料合成与制备期末复习题.doc
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(1)、使水、醇等分散介质挥发或冷却溶胶，使其形成过饱和液，而形成凝胶。
(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。
5•水热法基本原理：
水热法常用氧化物或者氢氧化物或凝胶体作为前驱物，以-淀的填充比进入高压釜，它们在加热过程屮溶解度随温度升高而增大，最终导致溶液过饱和，并逐步形成更稳定的新相。
反应过程的驱动力是最后可溶的前驭体或中间产物与最终产物之间的溶解度差，即反应向吉布斯焙减小的方向进行。
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炳侑增加的方向进行。
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(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;
第二章
1•水热法：是指在特制的密闭反应器（反应釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过将反应体系加热至临界温度（或接近临界温度），在
反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法。
材料合成与制备复习资料有答案
第一章溶胶-凝胶法名词解释1. 胶体(Colloid)：胶体是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的质量可以忽略不计，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。
2. 溶胶：溶胶是具有液体特征的胶体体系，是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地进行布朗运动的体系。
分散粒子是固体或者大分子颗粒，分散粒子的尺寸为1nm-100nm，这些固体颗粒一般由10^3个-10^9个原子组成。
3. 凝胶(Gel)：凝胶是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网络骨架，骨架孔隙中充满液体或气体，凝胶中分散相含量很低，一般为1%-3%。
4. 多孔材料：是由形成材料本身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体所组成。
一、填空题1.溶胶通常分为亲液型和憎液型型两类。
2.材料制备方法主要有物理方法和化学方法。
3.化学方法制备材料的优点是可以从分子尺度控制材料的合成。
4.由于界面原子的自由能比内部原子高，因此溶胶是热力学不稳定体系，若无其它条件限制，胶粒倾向于自发凝聚，达到低比表面状态。
5.溶胶稳定机制中增加粒子间能垒通常用的三个基本途径是使胶粒带表面电荷、利用空间位阻效应、利用溶剂化效应。
6.溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。
7.溶胶－凝胶制备材料工艺的机制大体可分为三种类型传统胶体型、无机聚合物型、络合物型。
8.搅拌器的种类有电力搅拌器和磁力搅拌器。
9.溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。
10.对于金属无机盐的水溶液，前驱体的水解行为还会受到金属离子半径的大小、电负性和配位数等多种因素的影响。
二、简答题溶胶－凝胶制备陶瓷粉体材料的优点？制备工艺简单，无需昂贵的设备；对多元组分体系，溶胶-凝胶法可大大增加其化学均匀性；反应过程易控制，可以调控凝胶的微观结构；材料可掺杂的范围较宽（包括掺杂量及种类），化学计量准确，易于改性；产物纯度高，烧结温度低等。
第二章水热溶剂热法名词解释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，通过将反应体系加热至临界温度（或接近临界温度），在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法。
氧化铜纳米材料的制备和表征
氧化铜纳米材料的制备和表征一、实验目的1.了解纳米材料的结构和特性，熟悉纳米CuO的性能和应用2.掌握回流法和化学浴法制备CuO纳米晶。
3.了解X-衍射分析仪器的构造，学会用Scherrer公式计算纳米晶的粒径。
二、实验原理1.纳米材料的结构和特性纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等。
量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。
小尺寸效应：当物质的体积减小时，将会出现两种情形：一种是物质本身的性质不发生变化，而只有那些与体积密切相关的性质发生变化，如半导体电子自由程变小，磁体的磁区变小等；另一种是物质本身的性质也发生了变化，当纳米材料的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，材料的磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化活性及熔点等与普通晶粒相比都有很大的变化，这就是纳米材料的体积效应，亦即小尺寸效应。
表面效应：表面效应是指纳米晶粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
随着纳米晶粒的减小，表面积急剧増大，表面原子百分数迅速增加。
由于表面原子所处的环境与内部原子不同，它们周围缺少相邻的原子，存在许多悬空键，具有不饱和性，易与其它原子相结合而稳定下来，所以，晶粒尺寸的减少，其表面积、表面能及表面结合能都迅速増大，致使它表现出很高的化学活性，极不稳定，例如金属的纳米粒子在空气中会燃烧。
宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
材料制备技术复习题
材料制备技术复习题（应用化学2010级硕士研究生用）1．简述鲍林离子晶体结构的规则。
第一章62页①围绕每一阳离子，形成一个阴离子配位多面体，阴、阳离子的间距决定于它们的半径之和，而阳离子的配位数取决于它们的半径之比。
②静电价规则。
在一个稳定的晶体结构中，从所有相邻接的阳离子到达一个阴离子的静电键的总强度，等于阴离于的电价数。
对于一个规则的配位多面体面言，中心阳离子到达每一配位阴离子的静电键强度S，等于该阳离子的电荷数Z除以它的配位数n，即S＝Z／n。
以萤石(CaF2)为例，Ca2+的配位数为8，则Ca —F键的静电强度为S＝2／8＝1／4。
F-的电荷数为1，因此，每一个F-是四个Ca—F配位立方体的公有角顶。
或者说F离子的配位数是4。
③在配位结构中，两个阴离子多面体以共棱，特别是共面方式存在时，结构的稳定性便降低。
对于电价高而配位数小的阳离子此效应更显著；当阴、阳离子的半径比接近于该配位多面体稳定的下限值时，此效应更为显著④在一个含有不同阳离子的晶体中，电价高而配位数小的那些阳离子，不趋向于相互共有配位多面体的要素。
2．解释类质同像并指出发生类质同像的必备条件。
类质同像是指在晶体结构中部分质点为其他质点所代换，晶格常数变化不大，晶体结构保持不变的现象。
如果相互代换的质点可以成任意的比例，称为完全的类质同像。
如果相互的代换只局限于一个有限的范围内，则称为不完全类质同像。
当相互代换的质点电价相同时称为等价类质同像，如果相互代换的质点电价不同，则称为异价类质同像，此时，必须有电价补偿，以维持电价的平衡①质点大小相近。
②电价总和平衡③相似的化学键性。
④热力学条件：除考虑决定类质同像的内因外，还要考虑外部条件的影响。
3．缺陷反应表示方法和缺陷反应方程式的基本原则(1)缺陷化学符号为了表示晶体中可能出现的不同类型的缺陷，有必要采用方便的、统一的整套符号来表示各种点缺陷。
目前采用得最广泛的表示法是克罗格—文克(Kroger-Vink)符号，它已成为国际上通用的符号。
上海市考研材料物理与化学复习资料材料制备与材料表征技术详解
上海市考研材料物理与化学复习资料材料制备与材料表征技术详解在上海市考研材料物理与化学复习资料中，材料制备与材料表征技术是一个重要的内容。
本文将从材料制备和材料表征两个方面进行详细的介绍和解析。
一、材料制备技术材料制备是指通过一系列加工和处理方法，将物质转变为具有特定结构和性能的材料。
材料制备技术涉及到多种方法和工艺，如化学合成、溶液法、熔融法、气相法等。
1. 化学合成法化学合成法是一种通过化学反应来制备材料的方法。
它利用化学反应的原理，在适当的温度、压力和反应条件下，将原始物质转变为所需的材料。
这种方法常用于制备纳米材料、无机化合物等。
2. 溶液法溶液法是一种通过溶解和沉淀来制备材料的方法。
其中，溶解是将物质溶解在溶剂中形成溶液，而沉淀是通过调节反应条件，使溶液中的物质转变为固体沉淀。
这种方法常用于制备晶体、纳米材料、膜材料等。
3. 熔融法熔融法是一种通过高温将原始物质熔化，然后冷却凝固形成材料的方法。
通过这种方法可以得到均匀的、无定形的或者晶体的材料。
熔融法广泛应用于金属材料、陶瓷材料等的制备过程。
4. 气相法气相法是一种通过气相反应来制备材料的方法。
在适当的反应温度下，气体或蒸汽与其他气体或表面上的物质发生反应，形成所需的材料。
气相法常用于制备纳米材料、碳材料等。
二、材料表征技术材料表征是指通过实验和测试手段来了解材料的结构、性能和特性。
材料表征技术涉及到多种方法和仪器，如显微镜、谱学分析、物理性能测试等。
1. 显微镜显微镜是一种通过放大和观察材料的微观结构来了解材料特性的仪器。
常用的显微镜包括光学显微镜、电子显微镜等。
光学显微镜适用于观察材料的形貌和结构，电子显微镜能够提供更高的放大倍数和更高的分辨率，适用于观察材料的微观结构。
2. 谱学分析谱学分析是一种通过测量材料与辐射的相互作用来获得材料结构和成分信息的方法。
常用的谱学分析方法包括X射线衍射、红外光谱、质谱等。
这些方法可以用于确定材料的晶体结构、化学成分、分子结构等。
材料合成与制备方法复习PPT课件
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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。
材料合成与制备方法复习
材料合成与制备方法第一章材料制备方法第一节溶胶凝胶（Sol-Gel）1、概念：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。
凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
2、溶胶-凝胶(简称Sol-Gel)法是以金属醇盐的水解和聚合反应为基础的。
Sol-Gel技术关键就在控制条件发生水解、缩聚反应形成溶胶、凝胶。
3、生产设备：电力搅拌计磁力搅拌计第二节水热与溶剂热合成1、概念：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，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。
溶剂热法，将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒，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。
2、优点：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；非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩大；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；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。
3、水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型：“均匀溶液饱和析出”机制、“溶解-结晶”机制、原位结晶”机制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；5、工艺流程：第三节化学气相沉积法1、概念；化学气相沉积乃是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。
材料表征与分析技术复习整理
第一部分 原子物理简介1、原子态符号、L-S 耦合、j-j 耦合原子的原子态常用 2s+1L j ＝ 2L j 表示。
因电子自旋量子数s ＝1/2，所以2s+1=2表示原子态，总角量子数j=l+s,l+s-1,……︱l-s ︱；s=1/2为什么S 态不分裂，P 、D 、F 等态分裂为两层？（仅为个人理解）对于S 态，总角量子数j 只能取一个1/2;而对于P 、D 、F 等态j 可分别取3/2,1/2;5/2,3/2;7/2,5/2。
所以S 态不分裂，而P 、D 、F 等态分裂为两层L-S 耦合： (s 1s 2…)(l 1l 2…)=(SL )＝Ｊ由于S 有两个值：0和1，所以对应于每一个不为零的L 值，J 值有两组：一组是当S=0时，J=L ；另一组是当S=1时，J=L+1，L ，L-1。
求3p4p 电子组态的原子态s 1=1/2,s 2=1/2,S=1,0; l 1=1,l 2=1,L=2,1,0; 所以原子态为洪特定则每个原子态对应一定的能级。
由多电子组态形成的原子态对应的能级结构顺序有两条规律可循：1. 从同一电子组态形成的诸能级中，（1）那重数最高的，亦即S 值最大的能级位置最低；（2）从同一电子组态形成的，具有相同S 值的能级中那些具有最大L 值的位置最低。
2. 对于同科电子，即同nl ，不同J 值的诸能级顺序是：（1）当同科 电子数≤闭合壳层电子占有数一半时，以最小J 值（|L －S |）的能级为最低，称正常序。
（2）同科电子数>闭层占有数之一半 时，以最大J （＝L +S ）的能级为最低，称倒转序。
铍4Be 基态电子组态： 1s 22s 2 形成1S 0激发态电子组态： 2s 3p 形成 1P 1 ，3P 2，1，0 （会画能级图）求一个P 电子和一个d 电子（n1p n2d)可能形成的原子态j-j 耦合： (s 1l 1)(s 2l 2) …=（ j 1j 2… ）＝Ｊ例题:电子组态nsnp ，在j-j 耦合情况下，求可能的原子态。
材料结构表征及应用复习资料.
2.7激光拉曼光谱
1.几个基本概念？
1拉曼散射当一束频率为υ0的入射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大部分可以通过，大约有0.1%的入射光子与样品发生碰撞后向各个方向散射。若入射光子与样品分子之间发生碰撞有能量交换，即称为非弹性碰撞，这种光的散射称为拉曼散射。
3肯定法这种分析方法主要针对谱图上强的吸收带，确定是属于什么官能团，然后再分析具有较强特征性的吸收带。
3.影响谱图质量的因素？
1仪器参数的影响光通量、增益、扫描次数等直接影响信噪比S/N.
2环境的影响光谱中的吸收带并非都是由样品本身产生的，潮湿的空气、样品的污染、残留溶剂、由玛瑙研钵或玻璃器皿所带入的二氧化硅，溴化钾压片时吸附的水等原因均可产生附加的吸收带，故在光谱解析时应特别注意。
材料结构表征及应用复习资料
--2013材料化学
第一章绪论
1.材料研究的四大要素：材料的固有性质、材料的结构、材料的使用性能、材料的合成与加工；
2.材料的固有性质大都取决于物质的电子结构、原子结构和化学键结构。
3.材料结构表征的三大任务及主要测试技术：
1化学成分分析：传统的化学分析技术、质谱、色谱、红外光谱、核磁共振、X射线光电子能谱；
2结构测定：X射线衍射、电子衍射、中子衍射、热分析；
3形貌观察：光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜；
第二章红外光谱及激光拉曼光谱
2.1红外光谱的基本原理
1.红外光谱定义：当用一束具有连续波长的红外光照射物质时，该物质的分子就要吸收一定波长的红外光的光能，并将其转变为分子的振动能和转动能，从而引起分子振动—转动能级的跃迁。通过仪器记录下不同波长的透过率(或吸光度)的变化曲线，即是该物质的红外吸收光谱。
材料工程制备整理(第一部分)
乳化剂在乳液聚合中副作用： 乳化剂一般为亲水性小分子化合物，残留在乳液中
使胶膜出现孔隙而不完整，因而造成耐水性、耐污性和 光泽差。乳化剂易迁移和吸附在界面而影响涂膜的附着 力和光泽，乳化剂有起泡性，因而制成的产品易产生泡 沫。 无皂乳液聚合：指不加乳化剂或加入微量乳化剂的乳液 聚合过程。 ○ 引发剂： 根据生成自由基的机理可将用于乳液聚合的引发剂分 为二大类： （1）热分解引发剂：
当机械作用能量超过聚集活化能时，乳胶粒就彼此 产生凝聚。
非离子型乳化剂形成的乳状液其机械稳定性差； （3）冰冻：
由于冰晶的继续增长而被覆盖在下面的乳状液一 方面受到机械压力，一方面水的析出时乳状液体系内电
解质浓度升高，直至最后造成破乳。 （4）长期存放。
当乳化剂浓度达到 CMC 值以后，再增加乳化剂的浓度 只能增加胶束的数量而不能改变乳液中界面的性质。
操作方式：间歇操作；反应器：釜式。 →有机玻璃聚合：
单体灌模法（优点）： （1）在预聚釜内进行单体的部分聚合，可以减轻模具 的热负荷；缩短单体在模具内的聚合时间，提高生产效 率，保证产品质量； （2）使一部分单体在模具外先行聚合，减少了其在模 具内聚合时的收缩率； （3）增加粘度，从而减少在模具内的泄漏现象； （4）克服溶解于单体中氧分子的阻聚作用。
单体灌模法（缺点）： 在制造不同厚度的板材时要求预聚浆的聚合程度 也有所不同；预聚浆粘度大，难以除去机械杂质和气泡。 →高压聚乙烯聚合： 乙烯气相本体聚合具有以下特点： （1）聚合热大；（2）聚合转化率低；（3）反应器内压 力高；（4）易发生链转移；（5）存在一个压力和氧浓度 地临界关系。 反应器：釜式（分子量分布窄）/管式（分子量分布宽）。
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2009级《材料制备与表征》复习范围一．铁电材料1、感应式极化：离子晶体中最主要的极化形式是电子位移极化和离子位移极化，这两种极化都属于感应式极化，极化强度大小依赖于外施电场。
线性关系，E=0，P=0。
2、自发极化：铁电体所表现的自发极化，却是不依赖于外电场，并能随外电场反向而发生反转。
非线性关系，E=0，P≠0。
3、铁电体(ferroelectric)：具有自发极化，且自发极化方向能随外场改变的晶体。
它们最显著的特征，或者说宏观的表现就是具有电滞回线。
4、电滞回线(hysteresis curve)：铁电体在铁电态下极化对电场关系的典型回线。
5、电畴（domain）：在铁电体中，固有电偶极矩在一定的子区域内取向相同的这些区域就称为电畴或畴。
6、畴壁（domain wall）：畴的间界。
7、铁电相变：铁电相与顺电相之间的转变。
当温度超过某一值时，自发极化消失，铁电体变为顺电体。
8、居里温度（Curie temperature or Curie point）：铁电相变的温度。
9、铁电体的分类：1）按结晶化学；2）按力学性质；3）按相转变的微观机构；4）按极化轴多少。
10、铁电陶瓷：在一定温度范围内具有自发极化，且自发极化能为外电场所转向的陶瓷称为铁电陶瓷。
典型的铁电材料BaTiO3什么是电畴？电畴是如何形成的，180°畴和90°畴有何异同？答：在铁电体中，固有电偶极矩在一定的子区域内取向相同的这些区域就称为电畴或畴。
电畴的形成过程：新畴成核、畴的纵向长大、畴的横向扩张和畴的合并四个阶段。
180°畴自发极化方向相反，反平行，在晶体中不产生应力；180°畴前移速度比侧向移动速度快几个数量级。
畴壁薄。
90°畴的自发极化方向相互正交，有应力产生。
新畴的发展主要依靠外电场推动90°畴壁的侧向运动。
畴壁较厚。
自发极化与铁电体的概念？答：自发极化：铁电体所表现的自发极化，却是不依赖于外电场，并能随外电场反向而发生反转。
非线性关系，E=0，P≠0。
铁电体(ferroelectric)：具有自发极化，且自发极化方向能随外场改变的晶体。
它们最显著的特征，或者说宏观的表现就是具有电滞回线。
什么是铁电陶瓷？答：在一定温度范围内具有自发极化，且自发极化能为外电场所转向的陶瓷称为铁电陶瓷。
二．压电陶瓷1、压电陶瓷基本概念正压电效应：在没有对称中心的晶体上施加机械作用时，发生与机械应力成比例的介质极化，同时在晶体的两端面出现正负电荷。
逆压电效应：当在晶体上施加电场时，则产生与电场强度成比例的变形或机械应力。
预极化：对于铁电陶瓷来说，虽然各晶粒都有较强的压电效应，但由于晶粒和电畴分布无一定规则，各方向几率相同，使ΣP =0，因而不显示压电效应，故必须经过人工预极化处理，使ΣP ≠0，才能对外显示压电效应。
压电陶瓷的预极化方式：直流电场+升温（矫顽场Ec减小）。
但温度升高，材料的绝缘电阻下降，因此容易击穿。
所以温度不能过高2、压电陶瓷的晶体结构1）.钙钛矿结构, 属于ABO3型氧八面体，其中A为一价或二价金属离子，而B为四价或五价金属。
半径较大的A正离子，半径较小的B正离子和氧离子分别位于晶胞格子的顶角，体心和面心. 钛酸钡，钛酸铅，锆钛酸铅和KxNa1-xNbO3等铁电压电陶瓷具有钙钛矿结构2）. 钨青铜型结构, 属于ABO3型氧八面体铁电体，一个四方晶胞包含10个BO6八面体，它们由其顶角按一定方式联结而成。
偏铌酸铅和铌酸锶钡等铁电压电陶瓷具有钨青铜结构。
3）. 焦绿石结构, 由共同顶角的{NbO6或TaO6}氧八面体组成，而较大的Cd2+{或Pb2+}离子位于氧八面体之间的间隙中。
这种结构的铁电体仅出现在Cd2Nb2O2, Pb2Nb2O2和Cd2Ta2O7等有限几种化合物中4）. 铋层状结构 , 由其氧八面体类钙钛矿层与{Bi2O12}层交替叠成的。
其中类钙钛矿层可以是一层{如Bi2WO6},二层{如PbBi2Nb3O9}，三层{如Bi4Ti8O12}以至五层。
3、压电陶瓷主要参数介电系数ε,反映材料的介电或极化性质.介质损耗,电介质在电场作用下，由于电极化弛豫过程和漏导等原因在电介质内所损耗的能量。
机械品质因数,压电振子在谐振时储存的机械能与在一个周期内损耗的机械能之比称为机械品质因数。
泊松比,泊松比系指固体在应力作用下的横向相对收缩与纵向相对伸长之比，是一个无因次的物理量，用δ表示：δ= - S 12 /S11机电耦合系数, 机电耦合系数K是弹性一介电相互作用能量密度平方V122与贮存的弹性能密度V1与介电能密度V2乘积之比的平方根。
压电应变常数D 压电应变常数是在应力T和电场分量EM(M≠I)都为常数的条件下，电场分量E 变化所引起的应变分量SI的变化与EI变化之比。
压电电压常数G ,该常数是在电位移D和应力分量TN（N≠I）都为常数的条件下，应力分量TI的变化所引起的电场强度分量EI的变化与TI的变化之比。
居里温度TC,压电陶瓷只在某一温度范围内具有压电效应，它有一临界温度TC，当温度高于TC时，压电陶瓷发生结构相转变，这个临界温度TC称为居里温度。
温度稳定性 ,指压电陶瓷的性能随着温度变化的特性，一般描述温度稳定性有温度系数或最大相对漂移二种方法。
频率常数, 对于径向和横向长度伸缩振动模式，其频率常数为串联谐振频率与决定此频率的振子尺寸（直径或长度）的乘积。
对于纵向长度厚度和伸缩切变振动模式，其频率常数为并联谐振频率与决定此频率的振子尺寸（长度或厚度）的乘积，其单位：HZ.M4、铅基压电陶瓷以传统的锆钛酸铅（pzt）基多元系含铅材料的压电陶瓷，如铌镁锆钛酸铅等压电陶瓷为什么要进行预极化？如何进行预极化？答：对于铁电陶瓷来说，各个晶粒都有较强的压电效应。
但由于晶粒和电畴分布无一定规则，各方向几率相同，使宏观极化强度ΣP =0，因而不显示压电效应，故必须经过人工预极化处理，使ΣP ≠0，才能对外显示压电效应。
压电陶瓷的预极化方式：直流电场+升温（矫顽场Ec减小）。
但温度升高，材料的绝缘电阻下降，因此容易击穿。
所以温度不能过高。
三．催化剂材料1、晶体的宏观特征和微观结构特点（The macroscopical and microcosmic characters of materials）晶体的宏观特征（1）均一性（2）对称性（3）各向异性和解理性（4）自范性和晶面角守恒（5）最小自由能和稳定性（6）有固定的熔点微观结构特点：短程有序，长程也有序，具有点阵结构。
2、基本知识点：宏观特征：规则的几何形状、晶面角守恒、固定的熔点以及各向异性；点阵概念：结构单元、点阵、点阵单位和晶胞、原子分数坐标和晶面指数；晶系。
结构单元：晶体中按一定周期重复出现的最基本的部分点阵：点阵单位：晶面指数（indices of crystal face）是晶体的常数之一，是晶面在3个结晶轴上的截距系数的倒数比，当化为最简单的整数比后，所得出的3个整数称为该晶面的米勒指数（Miller indices）。
晶系：晶体根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可划分为立方、六方、三方、四方、正交、单斜、三斜等7类，是为7个晶系，分属于3个不同的晶族。
1、一个好的工业催化剂应满足哪些条件？1、要有好的选择性2、要有好的活性。
3、要有好的机械强度。
4、要有好的活性稳定性。
5、形状与大小。
6、比表面和孔分布。
7、热稳定性和水热稳定性。
一种好的工业催化剂应具有适宜的活性、高选择性和长寿命。
工业催化剂的活性、选择性和寿命除决定于催化剂的组成结构外，与操作条件也有很大关系。
这些条件包括原料的纯度、生产负荷、操作温度和压力等。
因此，在选择或研制催化剂时要充分考虑到操作条件的影响，并选择适宜的配套装臵和工艺流程。
此外，催化剂的价格也是要考虑的。
2、载体在催化剂中的作用是什么？3、⑴提供有效的表面和适宜的孔结构，维持活性组分高度分散；⑵增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状和大小，应根据催化剂的强度要求来选择合适强度的体，粘结剂的加入可以补强；⑶改善催化剂的热传导性能，以满足反应过程的传热要求；⑷减少活性组分的用量，特别是贵金属的用量；⑸载体可提供附加活性，载体一般不要求有催化活性，但是如为目的反应的活性则对反应有利；⑹活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用，影响催化活性。
4、固体催化剂按导电性分为几类？每类催化剂的基本特征是什么？导体，半导体，绝缘体4、d穴和d%的含义是什么？脱除功φ的含义是什么？如何改变催化剂的d穴和φ？影响金属催化剂的化学吸附性能的因素有哪些？影响其活性和选择性的基本因素有哪些？d%（d特征百分数）为杂化轨道中d原子轨道所占的百分数。
它是关联金属催化活性和其它物性的一个特性参数。
d 穴是d 能带中未配对的电子数。
脱除功φ：使电子脱离金属表面所需提供的最小能量。
5、生成热与金属催化剂的活性有什么关系6、下列氧化物可能显示何种半导性？VO2、Cu2O、WO3、Nb2O57、何谓质子酸和非质子酸？它们的催化作用有何异同？凡能给出质子的分子或离子叫酸（即质子酸），凡能和质子结合的分子或离子叫碱（即质子碱）。
例如HCl、H2SO4、CH3COOH、HCO-3、NH+4等都能放出质子，它们都是酸。
NaOH、NH3、CH3COO-、CO2-3等都能夺取质子，它们都是碱。
按照酸碱质子论，酸碱反应是质子转移的反应。
异同：1、酸催化的反应与酸位的性质密切相关，不同类型的反应要求不同酸位性质的催化剂。
2、酸催化的反应与酸强度也有密切关系，不同酸强度的部位可能具有不同的催化活性，所以不同的反应要求的酸强度范围也不相同。
3、在酸强度适宜的范围内，催化剂活性与酸浓度呈正比关系，即酸度越大，活性越高。
8 酸度和酸强度的含义？如何测定？区别B 酸和L 酸的实验方法？酸、碱浓度，亦常称酸、碱度是有多少酸、碱的问题，也即酸、碱数量的多少。
一般以单位重固体催化剂上酸、碱的毫摩尔量（早期也用毫克当量量）或者以单位表面积固体催化剂上酸、碱的毫摩尔量表示对于酸而言，其酸强度即是给出质子（B酸）或接受电子对（L酸）的能力固体酸强度，通常以哈密特（Hammett）酸强度函数H0表示，酸强度函数H0的定义式为：•当酸的水溶液很稀时，有H0=-lg[H＋]＝pH•碱性指示剂（B）的共轭酸解离平衡常数的负对数值pKa与H0有如下关系：• H0＝pKa＋lgCB/CBH+＝pKa-lgCBH+/CB•现在一般用这个关系式定义酸强度函数H0•对B酸，有H0＝pKa+lg[B]/[BH+]•对L酸，有H0＝pKa+lg[B]/[AB]9、为什么SiO2-Al2O3会有酸性？其B 酸、L 酸活性中心的结构特征及相互转化的条件是什么？在二元氧化物的模型结构中，负电荷或者正电荷的过剩是产生酸性的原因。