材料化学合成与制备复习题1.名词解释a.沉淀法: 液相沉淀法是向水溶液中投加某种化学物质，使它与水中的溶解物质发生化学反应，生成难溶于水的沉淀物。

b.直接沉淀法:在金属盐溶液中直接加入沉淀剂，在一定条件下生成沉淀析出，沉淀经洗涤、热分解等处理工艺后得到超细产物。

c.共沉淀法:在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，在各成分均一混合后，使金属离子完全沉淀，得到沉淀物再经热分解而制得微小粉体的方法。

d.均匀沉淀:一般沉淀过程是不平衡的，但如果控制溶液中沉淀剂的浓度，使之缓慢增加，则使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀出现，这种方法称为均相沉淀。

e.水热法:水热法又称热液法，属液相化学法的范畴。

是指在密封的压力容器中，以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。

水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。

其中水热结晶用得最多。

f.均匀形核:均匀形核就是不在杂质或者器壁结晶，而是直接通过液体本身的相起伏产生临街晶核从而生长晶体的结晶过程。

g.非均匀形核:非均匀形核就是依靠液体中的固体杂质或器壁的表面能进行的结晶。

通常，非均匀晶核比均匀形核容易进行。

h.溶度积原则:即在一定条件下，在含有难溶盐MnNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为LMnNn MmNn == mM n+ + nNm-溶度积常数 LMmNn=[Mn+]m•[Nm-]ni.软团聚:软团聚主要是由颗粒间的范德华力和库仑力所致，所以通过一些化学的作用或施加机械能的方式，就可以使其大部分消除.j.硬团聚:一般是指颗粒之间通过化学键力或氢键作用力等强作用力连接形成的团聚体。

k.水热；l.溶剂热:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），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。

m.胶体:胶体是一种分散系统n.溶胶:分散相不溶于分散介质，有很大的相界面，很高的界面能，因此是热力学不稳定系统；o.亲液溶胶:半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。

p.憎液溶胶:半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。

q.丁达尔效应:1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体r.电动电势:带电的固体或胶粒在移动时，移动的切动面与液体本体之间的电位差称为电动电势。

s.凝胶:又称冻胶。

溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体（在干凝胶中也可以是气体，干凝胶也成为气凝胶），这样一种特殊的分散体系称作凝胶。

t.超临界干燥法:凝胶干燥过程中的毛细管力来源于液气二相的表面张力，如果把凝胶中的有机溶剂或水加温加压至超过其临界温度和临界压力，液气界面就会消失，由此产生的毛细管力即不复存在，基于这一原理的干燥方法即为超临界干燥。

u.冷冻干燥法:又称升华干燥。

将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。

v.化学气相沉积: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。

w.化学输运反应沉积:把所需要沉积的物质作为源物质，使之与适当的气体介质发生反应并形成一种气态化合物。

这种气态化合物经化学迁移或物理载带而输运到与源区温度不同的沉积区，再发生逆向反应生成源物质而沉积出来。

2.简答题a.沉淀的形成过程；•晶核形成：离子、分子相互作用生成离子、分子簇和晶核。

•晶核的生长：物质沉积在晶核上导致晶体的生长。

•聚结和团聚：由细小的晶粒生成粗粒晶体的过程。

b. 产生沉淀的条件；离子积[Mn+]m•[Nm-]n > LMmNn时，形成MmNn沉淀。

c.无定形沉淀和晶形沉淀能解释现象的形成条件；聚集速度大于定向速度→无定形沉淀聚集速度小于定向速度→晶形沉淀d.沉淀溶解条件，能解释现象；不断减小溶解平衡体系中的相应离子，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解.e.沉淀转化条件，能解释现象；一般是难溶的物质转化成更加难溶的物质（两者溶解度差别越大，转化越容易）f.各种沉淀法常用的沉淀剂直接沉淀法:常见的沉淀剂为NH3 H2O、NaOH、(NH4)2CO3、Na2CO3、(NH4)2C2O4等。

共沉淀法:氨水、草酸盐均匀沉淀法：尿素——合成氧化物、碳酸盐硫代乙酰胺——合成硫化物硫代硫酸盐——合成硫化物水解法：g.粉体团聚的抑制方法；1. 选择合适的沉淀条件；2. 沉淀过程或干燥过程中的特殊处理，如加入有机大分子表面活性剂、有机溶剂洗涤、冷冻干燥等；3. 最佳烧结条件的选择。

4.再团聚形成后，消除方法：研磨、超声、加入分散剂。

h.水热原理；该法是利用化合物在高温高压水溶液中的溶解度增大、离子活度增慢、化合物晶体结构转型等性质，在特制的密闭反应容器里，以水溶液作反应介质，通过对容器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使难溶或不溶的物质溶解并重结晶，从而制得相应的纳米粉体。

该法的优点是制得的超细产品纯度高、分散性好、晶型好而且颗粒大小可控。

但该法要经历高温高压过程，对设备的材质和安全要求较严，而且产品成本较高。

i.水热、溶剂热特点；①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。

②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。

③能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。

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的粒度。

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台物的生成，并能均匀地进行掺杂。

j.水热生长体系中的晶粒形成类型；“均匀溶液饱和析出”机制“溶解-结晶”机制“原位结晶”机制k.水热过程晶粒形成过程；1）生长基元与晶核的形成：环境相中由于物质的相互作用，动态地形成不同结构形式的生长基元，它们不停的运动，相互转化，随时产生或消灭。

当满足线度和几何构型要求时，晶核即生成。

2）生长基元在固-液生长界面上的吸附与运动：在由于对流、热力学无规则运动或者原子吸引力，生长基元运动到固-液生长界面并被吸附，在界面上迁移运动。

3）生长基元在界面上的结晶或脱附：在界面上吸附的生长基元，经过一定距离的运动，可能在界面某一适当位置结晶并长入晶相，使得晶相不断向环境相推移，或者脱附而重新回到环境相中。

L.水热过程水的性质变化；在高温高压的水热体系中，水的性质发生下列变化：•1）蒸汽压变高•2）密度变小•3）表面张力变小•4）粘度变小•5）离子积变高•6）介电常数随温度升高而下降，随压力增加而升高。

m.水热条件下水的作用；（1）溶剂作用，提高物质的溶解度（2）起压力传递介质的作用（3）促进反应和重排的作用（4）有时作为反应物参与反应n.溶剂热反应中溶剂的作用；•溶剂作用，为反应提供场所•传递压力作用•矿化剂作用•作为化学组分参与反应•使反应物溶解或部分溶解产生溶剂合物，起溶剂化作用，会影响反应物的反应性能和反应的速率，影响反应物活性物种在溶液中的浓度、解离度，以及聚合态的分布等，从而改变反应过程o.选择溶剂的原则；溶剂应该有较低的临界温度，因为对应的较低粘度使得离子的扩散更加迅速，这将有利于反应物的溶解和产物的结晶。

所选的溶剂应该有利于产物从反应介质中结晶。

溶剂不会和反应物反应，即在所选择的溶剂中不会发生反应物的分解。

如果需要溶剂参与反应，还应考虑溶剂的反应性能，如还原能力等。

p.水热/溶剂热合成的一般工艺流程；q.水热与溶剂热合成方法的适用范围；1.低温生长单晶2.合成新材料、新结构和亚稳相3.制备薄膜4.制备超细（纳米）粉末r.胶粒的化学结构；s.胶粒带电本质；（1）胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。

（2）离子型固体电解质形成溶胶时，由于正、负离子溶解量不同，使胶粒带电。

（3） 可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发生电离，而使胶粒带电。

t.电动现象类型；由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带与胶粒相反的电荷。

在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了电泳和电渗的电动现象，这是因电而动。

胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生沉降电势；带电的介质发生流动，则产生流动电势。

这是因动而产生电。

u.溶胶稳定的原因；1) 胶粒带电 − 增加胶粒间的排斥作用；2) 溶剂化作用 − 形成弹性水化外壳，增加溶胶聚合的阻力；3) Brown 运动 − 使胶粒克服重力的影响而不下沉。

[(AgI)m n I – (n-x )K +]x – x K +|________________________||________________________________| 胶核胶粒（带负电）胶团（电中性）v.瘠性料泥浆悬浮的方法；•控制料浆的 pH 值；•通过有机表面活性物质的吸附，使粉料悬浮。

w.溶胶-凝胶工艺方法；通常是从溶液①开始，用各种化学方法制备均匀的溶胶②，溶胶②经适当的热处理可得到粒度均匀的颗粒③。

溶胶②向凝胶转变得到湿凝胶④，④经萃取法除去溶剂或蒸发，分别得到气凝胶⑤或干凝胶⑥，后者经烧结得到致密陶瓷体⑦。

从溶胶②经徐膜操作，再经干燥过程，得到干凝胶膜⑧，后经热处理变成致密膜⑨。

x.凝胶干燥过程中开裂的原理和防止措施；（1）湿凝胶内包裹着大量的溶剂和水，干燥过程往往伴随着大量的体积收缩，因而容易引起开裂。

（2）导致凝胶收缩、开裂的应力：充填于凝胶骨架孔隙中的液体的表面张力所产生的毛细管力。

措施：（1）控制干燥速度：严格控制干燥条件（如温度、相对湿度等）使其缓慢干燥，有时需要数日乃至数月的时间，因此干燥是 SG工艺中最耗时的工序。

（2）增强固相骨架强度：包括控制水解条件使其形成高交联度和高聚合度的缩聚物，加大凝胶的孔隙尺寸（r提高）及孔隙均匀度；或让湿凝胶在干燥前先陈化一段时间以增强骨架以及添加活性增强组分等；（3）减少毛细管力：可通过降低或消除液相表面张力入手，消除开裂的根源，在防止干燥开裂的同时，降低干燥收缩。