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1、1简单介绍： 常用的高温的获得测量方法（10分）；获得高温的方法主要有：各种高温电阻炉，达到的温度12733273K、聚焦炉， 达到的温度4OO0-6OO0K、闪光放电，达到的温度高于4273K、等离子体电弧，达到 的温度20000K、激光，达到的温度105106K,原子核的分离与聚变，达到的温度 1O6109K、高温粒子达到的温度10io10i4K。可以用热电偶直接测量。 常用的低温的获得和测量方法 （10分）； 通常获得低温的途径有相变致冷、热电致冷、等焓与等熵绝热膨胀等、用绝热去 磁等可获得极低温的状态。常用的主要方法有：一般半导体致冷、气体节流、一 般气体做外功的绝热膨胀、氮涡流制冷、
2、液体减压蒸发、绝热去磁制冷、带氮两 相膨胀机气体、He3-He4稀释致冷等。 常用的真空的获得、测量和真空装臵（10分丿；产生真空的过程称为抽真空。获得真空的装臵称为真空泵，如水泵、扩散泵、机 械泵、冷凝泵、吸气剂离子泵和涡轮分子泵等。由于真空包括105107 pa共17 个数量级的压强范围通常不能用一种泵来获得，而是是由多种泵的组合。常见的 旋片机械泵、油泵扩散、无油真空泵。测量真空度的量称为真空计或真空规，真 空规分绝对规和相对规两类，前者可以直接测量压强，后者是测量与压强有关的 物理量，它的压强刻度需要用绝对真空规进行校正。真空的测量的方法： 1 用麦 氏真空规，在绝对真空规中，麦氏真空
3、规是应用最广泛的一种压缩真空计。既能 测量高真空又能测量低真空。根据玻义耳定律，可算出体系的真空度。 2用热偶 真空规，是测量低真空的常用工具，它是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的。3用热阴极电离真空规，是测量10-110-5 pa压强的 另一种规。 4用冷阴极磁控规，在超真空领域，冷阴极磁控规是测量小于 109 pa 的仪器。真空装臵包括三个部分：真空泵、真空测量装臵和按照具体实验的要求而设计的 管路或仪器。真空装臵中的阀门是必不可少的，它的选择和配臵对系统真空度有 直接的影响。真空阀门是真空系统中用以调节气体流量和切断气体通路的元件。 真空系统中装有阱，作用是减少
4、油蒸汽、水蒸气、汞蒸气及其他腐蚀性气体对系 统的影响。特殊的真空管路或仪器主要是为了操作那些易挥发或与空气或与水蒸 高压分为静高压和动高压，静高压是利用外界机械加载的方式。通过缓慢逐渐施 加负荷挤压所研究的物体或试样，当其体积缩小时，就在物体或式样内部产生高 压强。动压强是利用爆炸、强放电等产生的冲击波。在 usps 的瞬间以很高的 速度作用到物体上，可使物体内部压强达到几十Gpa以上，甚至上千Gpa,同 时伴随着骤然升温。高压的测量在实验室和工业上，采用物质相变点定标测压法。 利用国际公认的某些物质的相变压力作为定标点,把一些定标点和与之对应的外 加负荷联系起来,给出压力定标曲线,就可以对高
5、压气腔内试样所受到的压力进 行定标。10分）。2简述水热与溶剂热合成化学的特点。（10分）水热与溶剂热合成化学的特点：由于在水热与溶剂热条件下反应物反应性能的 改变、活性的提高,水热与溶剂热合成方法有可能代替固相反应以及难于进行的 合成反应,并产生一系列新的合成方法。 由于在水热与溶剂热条件下中间态、 介稳态以及特殊物相易于生成,因此能合成与开发一系列特种介稳结构、特种凝 聚态的新合成产物。能够使低熔点化合物、高蒸汽压且不能在熔融体系中生成 的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生长。 水热与溶剂热的低 温、等压、溶液条件下，有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，且合成产 物结晶度高
6、以及易于控制产物晶体的粒度。由于易于调节水热与溶剂热条件下 的环境气氛，因而有利于低价态、中间价态与特殊价态化合物的生长，并能均匀 地进行掺杂。3 简单说明荧光和磷光是如何产生的。什么是量子产率？（10 分） 具有荧光性的分子吸收入射光的能量后，其中的电子从基态（通常为自旋单重态） 跃迁至具有相同自旋多重度的激发态。处于各激发态的电子通过振动驰豫、内转 移等无辐射跃迁过程回到第一电子激发单重态的最低振动能级。然后再由这个最 低振动能级跃迁回到基态 时，发出荧光。由第一激发单重态的最低振动能级，有可能以系间窜跃方式转至 一激发三重态，再经过振动驰豫，转至其最低振动能级，由此激发态跃回至基态 时，
7、便发射磷光。量子产率定义为产生分子数或消失分子数与吸收的光子数的比值。按照此定义只 要知道产生分子数或消失分子数以及吸收的光子数，就能得到量子产率。4 多孔材料是如何分类的？常用的多孔无机材料制备方法有哪些？ （10 分）多孔材料可以按照它们的孔直径分为三类：小于 2 nm 的为微孔、250 nm 的为 介孔、大于 50 nm 为大孔。根据它们的结构特征，多孔材料可以分为三类：无 定形、次晶、晶体。无定形固体没有衍射峰，次晶没有衍射峰或只有很少几个宽 衍射峰，结晶固体能给出一套特征的衍射峰。常见多孔无机材料制备方法有: 沉淀法,固体颗粒从溶液中沉淀岀来生成有孔材料；水热晶化法，如沸石的制 备；
8、热分解法，通过加热去除可挥发组分生成多孔材料；有选择性的溶解掉 部分组分；在制造形体（薄膜、片、球块等丿过程中生成多孔 （二次孔）。 5纳米粒子有哪些特性？归结于哪些效应？简介五种制备纳米粒子的 一般方法。（10 分）纳米粒子特性主要有：比表面特别大；表面张力大；熔点较低，可以在较 低温度就发生烧结和熔融；磁性的变化，当粒径为10100 nm的纳米粒子一 般处于单磁畴结构，矫顽力 Hc 增大1 ，即使不磁化也是永久性磁体； 光学性 质变化；随着粒子的纳米化，超导临界温度逐渐提高；离子导电性增加； 低温下热导性能好；比热容增加；Q0）化学反应性能提高；QD纳米粒子比表面积 大，表面活化中心多，催
9、化效率高；QQ力学性能变化。纳米粒子主要效应：表面与界面效应，纳米粒子尺寸小、表面大、界面多。 小尺寸效应，当粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或 透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体中周期性的边界条件将被破坏，非 晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、磁、热、力学等特 征均随尺寸减小而发生显著变化。量子尺寸效应，当粒子尺寸降到某一值时， 费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象和纳米半导体微粒 存在不连续的最高占据分子轨道和最低未被占据分子轨道能级，能级变宽的现 象。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。6 简述当前无机
10、化学的前沿研究领域（不少于三个）。（20 分） 无机化学研究前沿,主要包括三个方面:富勒烯化学、超分子化学、纳 米粒子。一、富勒烯化学以 C60 为代表的富勒烯必将是现代化学中的一个重要新领域。富勒烯化学反应 及其衍生物的制备是目前人们研究的主要方向之一。通过化学反应将不同基团与 富勒烯连接起来是开发富勒烯特殊功能的有效途径。1 富勒烯与氨基酸的光化学反应氨基酸是生命的最基本组成部分，合成C60氨基酸衍生物对生命科学有重要的理 论与实际意义。我们首次发现光照条件下可以控制C60与氨基酸反应时取代基的 数目，并合成了一系列单加成产物，即C60球上只接一个取代基与文献结果比较， 我们的特色是首次发
11、现氨基酸在光照条件下能直接与C60反应。利用这一光化学 反应可制备许多不同结构的C60衍生物。2富勒烯衍生物LB膜制备及物理特性纯C60是完全疏水的，在水面上很难单独生成稳定的LB膜，也难以转移到固体 基片上。我们首次得到了高质量的C60衍生物LB膜，并首次研究了 C60衍生物 的二阶非线形。当制备LB膜的亚相由纯水换成金属离子的水溶液时，我们发现 可在空气/水界面形成C60衍生物的配合物膜。某些金属离子如Cd2+可随C60衍 生物一起转移到固体基片上，有的如Cu2+则不能。这就是说这种界面配合物有 一定的选择性。二、超分子化学 超分子化学是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学
12、。在与 材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等其它学科的交叉融合中。超 分子化学已发展成了超分子科学 被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头 之一。1 层状超分子组装体生物膜是细胞的关键组分，又是高效、神奇的超分子体系。它的模拟物就是层状 组装体（包括单层膜、多层膜、复合膜等）。层状结构容易表征，是研究分子间作 用力及组装方法最好的模型，又是走向实用化的器件原型，所以层状组装超薄膜 的构筑与功能化一直是超分子科学研究的热点。2 多维结构与特殊功能 超分子化学是基于非共价键弱相互作用制备具有复杂和高级有序结构及特殊功 能的超分子组装体材料的工具。以碳、硅、氧化物与有机分子、齐聚物、共聚
13、物 做构筑基元。通过组装可以构筑纳米点、线、管、带及其阵列以及中空胶囊、核 壳微粒、螺旋体、多股螺旋体等。并赋予这些材料以特种功能，且不同的结构在 特定条件下可以相互转化，其功能也随之变化。3 分子间相互作用力的本质及其协同效应超分子组装体构筑的驱动力包括氢键、配位键、nn相互作用、电荷转移、分子 识别、范德瓦尔斯力、亲水/疏水作用等。4超分子组装体结构表征及方法学近些年来，超分子科学的新突破在很大程度上依赖于新的表征手段和研究方法的 建立。在纳米尺度上研究超分子组装体的结构与功能的关系，有助于建立超分子 组装体结构与功能之间的桥梁。扫描探针技术、高分辨透射电镜和近场光学显微 镜等一批纳米表征
14、技术的出现，使人们能够很直观地研究超分子组装体的形貌及 拓扑结构，这极大地推动了超分子科学的发展。三、纳米技术 纳米技术涉及的范围很广，纳米材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展 的基础。 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微 颗粒，一般是指尺寸在1100 nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过 渡区域。从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦 非典型的宏观系统 是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏 观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒纳米级后它将显示出许多奇 异的特性。即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学
15、方面的性质和大块固 体时相比将会有显著的不同。纳米颗粒型材料，这种纳米颗粒型材料的表面积大 大增加，表面结构发生较大的变化。与表面状态有关的吸附、催化以及扩散等物 理化学性质有明显改变。纳米颗粒型材料在催化领域有很好的前景。纳米固体材 料，纳米固体材料通常指由尺寸小于 15 纳米的超微颗粒在高压力下压制成型或 再经一定热处理工序后所生成的致密型固体材料。纳米固体材料的主要特征是具 有巨大的颗粒间界面。纳米陶瓷在一定的程度上却可增加韧性改善脆性. 纳米颗 粒膜材料:颗粒膜材料是指将颗粒嵌于薄膜中所生成的复合薄膜，通常选用两种 在高温互不相溶的组元制成复合靶材在基片上生成复合膜，当两组份的比例大致 相当时。就生成迷阵状的复合膜，因此改变原始靶材中两种组份的比例可以很方 便地改变颗粒膜中的颗粒大小与形态从而控制膜的特性。纳米磁性液体材料，磁 性液体是由超细微粒包覆一层长键的有机表面活性剂高度弥散于一定基液中而 构成稳定的具有性的液体。它可以在外磁场作用下整体地运动，因此具有其他液 体所没有的磁控特性。
