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无机材料合成知识点

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无机材料合成知识点_第1页
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无机材料合成知识点1、 写出三种实验室中常用的高温电炉: 电阻炉 、 感应炉 、 电子炉2、 感应炉工作时发热体与外界不接触3、 感应炉的工作原理:圈中放一导体,当线圈中通以交流电时,在导体中便被感应出电流,借助于导体的电阻而发热4、 热电偶的工作原理:不同金属或合金的电势随温度而变 .5、 冰盐共熔体系中,3份冰+1份NaCI可以达到--21 C, 3份冰+3份CaCI可 以达到--40 C, 2份冰+1份浓HN03可以达到-56 C液氮用于冷浴时,最低可达 --205 °C6 低温控制有两种,一是 恒温冷浴,二是低温恒温器7、 什么是高压合成?有哪些情况需要高压手段进行合成?高压合成:利用外加的高压力,使物质产生多型相变或发生不同物质间的化合,而得新相,新化合物或新材料1. 在大气压条件下不能生长出满意的晶体, 2.要求有特殊的晶型结构, 3.晶体生长需要有高蒸汽压,4.生长或合成的物质在大气压或熔点以下会发生分解, 5.在常压条件下不能发生化学反应,而只有在高压条件下才能发生化学反应, 6.要求有某些高压条件下才能出现的高价态或低价态以及其他特殊的电子态, 7.要求某些高压条件下才能出现的特殊性能等情况8、 高压在合成反应中的作用:提高反应速率和产物的转化率,降低合成温度,缩短合成时间;促使常温高温条件下难以进行的反应得以完成;增加物质密度、配位数,提高对称性,缩短键长;较易获得单项物质,提高结晶度;促进化合物分解;可以促进氧化反应,获得高氧化态化合物,也可以促进还原作用,获得低氧化态、增加氧缺位、促使金属氧化物还原;可以抑制固体中原子的扩散,也可以促进原子迁移;可以抑制非晶的晶化过程,也可以促进非晶的晶化过程。

9、 粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空的压力范围各是多少?10、 溅射离子泵(或潘宁泵)抽真空的原理在很低压力下,仍能自持的放电,即所谓潘宁放电作用,让电子在正交电磁场作用下往 复螺旋振荡,与气体分子不断碰撞时使气体分子电离,产生的离子以较大能量轰击阴极钛 板引起钛板的溅射,同时释放出二次电子,溅射出来的太离子沉积在阳极筒内壁,而不 断形成新鲜的活性肽膜,对气体产生化学吸附“掩埋”作用11、溅射离子泵的启动压力为 0.1 Pa,极限真空度可达 10-8 Pa12、往复式真空泵的极限真空度为_dK Pa,所以它是获得 粗真空设备CBA13、静态实验进行真空检漏时,真空系统的真空度随时间的变化可以用下图 4条曲线表示,请说明每条曲线代表的真空系统的情况A, 已达到泵的极限真空度,在静态条件下,系统压力不随时间而变,说明系统不漏气,也没有放气源,是一个好的系统B, 没有达到泵的极限真空度,但静态下压力不变,说明系统密封良好,不漏气,系统清洁 程度也是好的,没有气源C, 未能达到泵的极限真空度,且在静态下压力逐渐增加,但大到一定值之后就不再增加了, 这表明系统不漏气,但系统不清洁,存在放气源。

D, 系统漏气,当漏气率与泵的抽速达到平衡时,真空度再也不能提高了,故达不到泵的极限真空度14、 实验室中:净化气体常用的方法有 吸收 、吸附、化学催化、 冷凝 15、 定组成混合气体的配制方法有三种: 静态混合法、动态混合法、平衡法16、 常用的气体流量计有 转子流量计 和 毛细管流量计17、 什么是超临界流体?超临界流体有什么特性?超临界流体:温度及压力均处于临界点以上的液体在超临界区,具有高溶解性和高选择性;在临界压力和临界温度以下溶解度急剧下降18、 按照气相中是否发生化学反应,气相沉积法可分为 化学气相沉积 和 物理 气相沉积两类19、 试根据下图,试解释磁控溅射的工作原理并说明磁控溅射法的优缺点原理:电子e在电场E作用下向基板的运动过程中与氢原子碰撞, 使其电离出氩 离子和新的电子e,其中电子飞向基片,氩离子被电场加速向阴极靶运动,并 轰出靶表面发生溅射优点:1.有很高的速率,2.在溅射金属时可避免二次电子轰击并使基板保持低温3.有利于实验单晶与塑料基板, 4.可用于制备各种材料缺点:1.不能用于强磁性材料的低温高速溅射2.靶材料的利用率低20、 什么是溅射镀?溅射度:利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点。

将离子引向欲被溅射 的物质制成的钯电极在离子能量合适的情况下,入射离子将在与靶材表面原子的碰撞过 程中将后者溅射出来这些被溅射出来的原子带有一定的动能,并且会沿着一定的方向射 向衬底,从而达到沉积成为薄膜的目的21、 化学气相沉积法能够发生的化学反应类型有哪些?1. 热分解法,2.化学合成法3.化学转移反应,4.等离子体增强的沉积22、 物理气相沉积包括真空蒸镀、溅射镀、离子镀 三种基本方法23、 什么是离子镀?其优点有哪些?离子镀:是在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化产生离子轰击效应,最终将蒸发物或反应物沉积在基片上24、 什么是溶胶?什么是凝胶?溶胶:有胶体颗粒分散悬浮其中的液体凝胶:内部呈网络结构,忘了间隙中含有液体的国体 25、 溶胶-凝胶法的原料主要有 无机金属盐 和 金属醇盐 两类26、 溶胶-凝胶法中无机盐水解过程中,金属离子可能存在的配体有水 (也0)、 羟基(一OH)和氧基(=0)三种27、 溶胶-凝胶法中无机盐水解后生成的配合物可以通过 羟基 聚合和 氧基 聚 合两种方式进行聚合生成溶胶28、 溶胶-凝胶法中无机盐水解后生成的 羟基-水 配合物可以发生羟基聚合,生成 羟桥(M-OH-M)结构;氧-羟基 配合物可以发生氧基聚合,生成 氧桥M-O-M )结构。

29、 以正硅酸乙酯-乙醇-水体系为例,写出金属醇盐水解-聚合反应的机理过程 (包括所有可能的水解反应、失醇缩聚反应和失水缩聚反应)Si(OR), + H£O— HOSi(OR)3 十 ROHHOSi(OR)5 -F H3O ― (OH>2Si(OR)2 4 ROH'(水解反应〉 三Si—OR + HO—旨三一 =Si—0—Si—+ ROn(失醇缩聚反应)三Si—OH十HO—5三一二Si—O—Si三+ H’O〔失水缩聚反应)30、 什么是水热和溶剂热合成?是指在一定温度(100—1000)和压强(1 — 100MPa )条件下利用溶液中的物质化学反应 所进行的合成,水热合成反应时在水溶液中进行,溶剂热合成是在非水有机溶剂热条件下 的合成31、 水热和溶剂热合成的优点(特点)有哪些?1. 由于在水热与溶剂热条件下反应物性能的改变, 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以进行的合成反应,并产生一系列新的合成方法2. 由于在水热与溶剂热条件下中间态,介稳态, 以及特殊物象易于生成, 因此能合成与开发一些列特种介稳结构,特种凝聚态的新合成产物。

3. 能够是低熔点化合物,高蒸汽压且不能在熔体中生成的物质, 高温分解相在水热与溶剂 热低温条件下晶化合成4. 水热与溶剂热的低温,等压,溶液条件,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以及易于控制产物晶体粒度5. 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成,并能均匀地进行掺杂32、 水在水热反应中的作用有哪些?水是离子反应的主要介质,高温高压的水有时作为化学组分起化学反应;对化学反应和重排起促进作用;同事也可作为压力传递的介质;水本身为溶剂,提高了物质溶解度,参与容器的反应33、 在高温高压的水热体系中,水的性质会发生哪些变化?这些变化对材料的合成有什么促进作用?变化:蒸气压变高,密度变低,表面张力变低,黏度变低,离子积变高作用:1.使重要离子间的反应加速,2.使水解反应加剧,3.使其氧化还原电势发生明显变化34、 什么是自蔓延高温合成?目前采用自蔓延高温合成的典型材料有哪些?自蔓延高温合成法制备无机材料具有什么特点?自蔓延高温合成,是利用反应物之间的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术,当反应物一旦被引燃,便会自动向尚未反应的区域传播,直至反应完全,是制备无机化合物高温材料的一种新方法。

典型材料:1.碳化物,2.硼化物,3.氮化物,4.金属间化合物特点:1.利用自我维持反应可节省能源 2.设备 工艺简单3.从实验室走向工业生产的转化快, 4.产品纯度因反应高温使杂质挥发而较普通方法高,5.可实现陶瓷材料的合成与致密同步进行,或得到高密度燃烧产品,或合成材料经过很大的温度梯度变化会存在高浓度的缺陷和非平衡相,这样的粉末产品可能易于烧结, 6.适合制取固熔体、复合相和亚稳相材料35、 根据下图,试说明自蔓延传播的原理物便转化为生成物,通过控制燃烧波面的传播速度以及在燃烧波后部所形成的高温领域,便能达到高纯化合物的形成,燃烧自右向左反应,在燃烧波后面存在着高温反应,在其前面是预热区,自燃烧波后部的高温反应区提供热量 ,以引发和维持其次的反应36、 金属一般是微波的良导体,可用于传播微波能量,因此可屏蔽微波 37、 微波加热所用的频率一般为 915M Hz和 2450M Hz两种38、 根据材料对微波的反射和吸收情况,可将材料分为 导体、绝缘体、微波介质 和磁性化合物四种类型;其中 微波介质和磁性化合物 可以被微波加热39、 影响微波加热效果的因素有哪两个?首先是微波加热装置的输出功率和偶合频率,其次是材料的内部本征状态。

40、微波等离子体化学反应主要有哪四种类型?并简单说明每种化学反应的适用范围A(s)+B(g)----C(g),适用于等离子体刻蚀,等离子体灰化,有机物样品“低温”灰化A(g)+B(s)----C(s)+D(g),适用于等离子体化学气相沉积,溅射制膜,等离子体聚合A(g)+B(g)---C(s),适用于表面处理,表面改性A(g)+B(g)+M(s)----AB(g)+M(s),适用于固体物质M的表面起催化作用,促进气体分子 的离解和复合41、 微重力环境的特点有哪些?1. 在微重力环境中,浮力引起的对流消失或大大减弱,使过程控制和分析大大简化2. 在微重力环境中,沉淀或斯托克斯沉降的消失,可是多组分的液体有限或无限地保持悬浮3. 在微重力环境下静压力消失,可使液体外形受控于表面张力,这将使液体桥或熔融悬浮区扩展到瑞利极限4. 在微重力环境中,可进行无容器加工,用静电力、电磁力、声辐射压力就可客服飞行器剩余加速度,使液体或熔融体维持在一定位置,不用器壁帮助共组,这时测量晶体材料的热物理性质和加工超纯材料是有益的42、 地面模拟微重力条件的设施主要有落管、落塔、探空火箭、高空气球和失 — 飞机。

43、 C60分子具有60个顶角和32个多边形面,其中,正五边形 理个,正六边形 20个,整个分子具有芳香性44•什么是仿生合成?模仿生物矿化中无机物在有机物调制下形成过程的无机合成。

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