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软化学合成方法


低热固相反应
简单概括为4个阶段:扩散-反应-成核-生长; 不使用溶剂,对环境的友好及独特的节能、 高效、无污染、工艺过程简单等优点,使之 成为绿色合成化学值得考虑的手段之一。
自组装技术
是功能分子形成有序结构的组装技术的一种; 通过分子间的化学键或超分子作用在一定的条 件下自发地形成特定有序的结构; 包括:静电力自组装、共价键自组装和分子沉 积自组装。
微乳液法
以乳化液的分散相作为微型反应器,通过液滴 内反应物的化学沉淀来制备超细粉体的方法。 由水、油(有机溶剂)、表面活性剂和助表面 活性剂组成的透明或半透明的、各相同性的热 力学稳定体系。 重要环节:微乳液的制备(Schulman法 &Shah法;W/O&O/W)
水热/非水溶剂热合成法
水热合成法:模拟自然界中某些矿石的形成过程; 以金属盐、氧化物或氢氧化物的水溶液(或悬浮液) 为先驱物,在高于100℃和一个大气压的环境中使 先驱物溶液在过饱和状态下成核、生长,形成所需 的材料。 基本原理:高温、高压下一些氢氧化物在水中的溶 解度大于对应的氧化物在水中的溶解度。 非水溶剂热合成法:以有机溶剂(如甲酸、乙醇、 苯、乙二胺、四氯化碳等)代替水作溶媒。
结语
软化学是一种新材料的制备思路,在这 种思路下产生了一系列新型材料的制备 技术,强调的是反应条件的温和与反应 设备的简单,从而达到了经济、节能的 目的,开辟出了具有节能、高效、经济、 环境友好的工艺路线。
无机非金属材料制备
——软化学合成法简介
张国荣 101632
主要内容
前言 软化学方法基本原理 软化学方法分类 结语
前言
德国固体化学家舍费尔(Schafer) 1、“硬环境” :得到的无机固体化合物及 材料必须是热力学平衡态的; 2、较低温度的“软环境” :可得到介稳结 构的无机固体化合物及材料体系。 ———“软化学(soft chemistry)”
软化学方法基本原理
软化学方法分类
先驱物法 溶胶-凝胶法 微乳液法 水热/非水溶剂热合成法 低热固相反应 自组装技术 ……
先驱物法
软化学合成法中最简单的一类; 基本思路:通过分子设计合成先驱物(具有 预期组分、结构和化学性质)→在软环境下 处理先驱物→介稳态固相产物或动力学控制 的化合物。 关键:先驱物的设计和制备。
溶胶-凝胶法
基本过程:在液相下将原料均匀混合→水解→ 缩合 (缩聚) → 稳定的透明溶胶液体系→陈化(胶粒间逐 渐聚合)→凝胶→低温干燥→干凝胶或气凝胶(具 有多孔空间结构)→烧结、固化→致密的氧化物材 料。 最突出的创新处:控制粉体的尺寸、形貌和表面结 构,可用来制备单分散的、无缺陷的粉体。 前驱体:一般是醇盐、可溶盐和胶体溶液,其中醇 盐一般是制备SiO2、Al2O3、ZrO2等氧化物
软化学
无需苛刻条件,可在温和条件下进行; 易于控制其化学反应过程、路径; 可根据需要控制过程的条件,对产物的组分和结构 进行设计,进而达到“剪裁”的目的。 ——由于软化学具有对实验设备要求简单和化学上的 易控性等特点,使得软化学在材料合成化学的研究 领域中占有一席之地。
软化学合成法可得到:
介稳中间物或动力学控制的化合物; 可能在同一材料体系中实现不同类型组分的 复合(无机物-有机物、陶瓷-金属、无机物生物体 ); 低熵、低焓)
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