材料合成与制备思考题

第一章

1．单晶的主要特性及应用领域，单晶的生长方法的分类？

（1）单晶内部晶格位相完全一致，各向异性。（2）应用：金刚石加工业、偏光镜、压电水晶、单晶硅板、水晶装饰等。（3）生长方法：气相生长、溶液生长、熔体生长、固相生长。 ★2．溶液生长方法分几种？他们依据的基本原理？何为水热生长法？α-水晶生长的基本过程，关键设备，优缺点及应用？

（1）分：降温法、蒸发法、凝胶法、水热生长法。（2）基本原理：将原料溶解在溶剂中，采取适当措施造成溶液的过饱和状态，使晶体在过饱和溶液的亚稳区生长，并要求在整个过程中溶液都保持在亚稳区，使析出的溶质都在籽晶上长成单晶。

降温法—改变温度；蒸发法—减少溶剂；凝胶法—化学法应控制过饱和度；亚稳相法—亚稳相控制过饱和度。（3）水热生长：在高温高压下的过饱和水溶液中结晶方法。

（4）过程：SiO2??→

?1713四方??→?1478正交?→?870六方?→?573

三方（α-SiO2）低温固溶体。 设备：特质高压釜。 优点：生长低温固相单晶；高粘度材料；高蒸汽压材料；晶体形状完美，热应力小，宏观缺陷少。 缺点：需特制高压釜及保护措施；适当大小优质籽晶；生长过程不能观察，生长速率慢，时间长。 应用：棱镜、滤光片、偏光片。

3．逐区熔化法和泡生法的生长方法，特点，优缺点，应用？

①逐区：生长方法：熔区被限制在一狭窄范围内，熔区向多晶原料方向移动，生长靠晶体长大和多晶原料消耗实现。 特点：体系由晶体、熔体、多晶组成，有2个固熔界面：一个结晶，一个融化。 优点：污染少，纯度高。 应用：半导体材料，硅单晶，宝石等的生产，高纯而完整的单晶硅。 ②泡生：生长方法：受冷籽晶与熔体接触，界面温度低于熔点，籽晶开始生长，降低熔体温度，晶体不断长大。 特点：晶体生长不与坩埚接触，压力减少。

4．熔体生长的方法有哪些？依据的基本原理，生长过程，适用范围及优缺点？

（1）正常凝固法：晶体提拉法、坩埚移动法（定向凝固法）、泡生法、弧溶法。 逐区熔化法：水平区熔法、垂直区熔法（悬浮区熔法）、基座法、焰熔法。 生长过程：缓慢向上提拉和转动籽晶传杆，同时缓慢降低加热功率，籽晶逐渐长粗，小心调整加热功率就能得到所需直径的晶体。（2）基本原理：将结晶物质加热到熔点以上熔化，再在一定温度梯度下冷却，用各种方式缓慢移动固液界面，使熔体逐渐凝压成晶体。（生长过程）（3）适用：现代电子、光电子所需单晶材料，如Si ，GaAs ，Al2O3等。

★5．晶体提拉法和坩埚移动法的主要特点设备有缺点及应用？

①提拉法特点：溶液生长，降温，蒸发，凝胶，水热生长。 设备：单晶炉、接热器、控制器、坩埚。 优点：生长速率快、纯度高、完整性好。 缺点：坩埚使熔体有污染，含易挥发物时，熔体组分控制困难，适用范围有一定的限制。 应用：适用无破坏性相变，较低蒸汽压或离解压的同成分融化的化合物或纯元素，如单晶Si 。

②坩埚移动法特点：A.熔体在坩埚中逐渐冷却而凝固；B.坩埚可垂直或水平放置，固液界面移动一般采用移动坩埚，也可移动加热炉。 设备：特定结构的坩埚、热梯度单晶炉、程序控温设备。 优点：原料密封，成分易控制，可生长大尺寸晶体，可同时多块生长，效率高。 缺点：不适合生长冷却体积增大的材料，易引入杂质，若采用籽晶法，生长不好控制，难于观察，生长周期长。 应用：适用碱金属和碱土金属的卤族化合物，如NaI 等；半导体化合物，如AgGaSe 等。

第二章

1．何为非晶态？微观结构特征是什么？

（1）传统定义：以不同方法获得的以结构方式无序为主要特征的固体物质状态。

技术词典：从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固态物质状态，也称“过冷的液体”。一般认为：组成物质的原子、分子的空间排列不是周期性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，但因原子间相互关联作用，使其在几个原子间距的小区间内仍保持形貌和组分的短程有序的特殊物质状态，统称为非晶态。（2）特征：只有小区间内短程有序，衍射花样上无结晶态的表征，电镜下无晶粒、晶界等衍射反差。

2．非晶态材料的分类与特征？

（1）分类：A非晶态合金：也称“金属玻璃”，成分：金属元素；结构：与玻璃相似，无定形材料。B非晶态半导体材料C非晶态高分子材料D非晶态超导体E非晶体玻璃。

（2）特征：高强度，高韧性，抗腐蚀性，软磁特征，超导电性，光学性质（光吸收，光电导，光致发射）光照下产生非平衡载流子，引起材料电导率变化的光学现象。

3．非晶固体的形成条件？

（1）晶核形成的热力学势垒△G要大，液体中无成核杂质。（2）结晶动力学势垒要大，物质在Tm或液相温度处粘度要大。（3）粘度与温度关系相似时，Tm或液相温度要低。（4）原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成。

4．何为粉末冶金法？气相直接凝聚法？液体急冷法？

（1）用液相急冷获得非晶粉末或液相粉末法获得非晶带破碎成粉末，在用粉末冶金法压制或粘结成型，经烧结成非晶的过程。（2）由气象直接凝聚成非晶态固体的方法。（3）将液态金属以大于10×5k/s速度急冷，使液态金属中较紊乱的原子排列保留到固体获得金属玻璃的方法。

5．非晶态材料的制备原理、方法与特点？

（1）原理：根本条件是足够快的冷却速度，形成原子或分子混乱排列状态，热力学亚稳态在一定范围内保留下来。气相、液相、晶体→非晶体，设法降低熔体临界冷速Rc。

（2）方法：①粉末冶金：获得非晶粉末，成型，烧结。②气象直接凝聚法：由气象→非晶态固体，PVD、CVD。③液体急冷法：★A喷枪法，少量金属装入带孔石墨坩埚，加热熔化，用冲击波使熔体从小孔喷在铜板上，冷却成膜。（厚度不均、疏松多孔、冷速大）B锤砧法，导热面快速挤压下降液珠，极冷成玻璃。（厚度均匀、光滑，但厚度不够）C离心法，材料加入石英管，加热熔化，熔体喷射到高速旋转筒内壁。（最易形成玻璃，表面精度高，但难取出）★D压延法（双轴法），熔化金属流入一对高速转辊之间，形成金属玻璃条带。（条带两面光滑，均匀性好）★E单辊法,熔体喷射到高速转辊面上形成连续条带。（工艺易控制，条带宽度可控制）F熔体沾出法，高速旋转圆盘接近熔体表面，沾出薄层，冷却成条。（冷速不太高，常用制备微晶合金）G熔滴法，合金棒下电子束加热熔化，液滴接触，转动辊面，拉长，冷固成丝、带。（污染少，不需要坩埚，适合制备高熔点合金条带）6．何为CVD法？真空蒸发法？溅射法？他们的区别？

（1）CVD法：高温下原料气体与基片表面相互作用发生化学反应，获得与原成分不同薄膜材料的方法。（2）真空蒸发法：在真空中将预先配置好的材料加热蒸发出原子沉积在衬底上成膜的方法。（3）溅射法：在0.133~13.3Pa Ar气氛中，施加高电场生成高能Ar离子轰击靶材表面，使靶材原子逸出沉积于衬底上，形成薄膜的方法（4）区别：装置不同；气氛不同（分别是原料气，真空，Ar气）；形成膜不同（分别是与原成分不同，与原材料相同，与靶材相同）。

第三章

1、什么是复合材料？共同特点是？

（1）两种或者两种以上的物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。（2）按机体类型分：聚合物基~，金属基~，陶瓷基~。（3）特点：A有两种或多种不同性

能的组分通过宏观或微观复合在一起的新型材料，组分之间存在明显界限。 B 各组分保持各自固有特性的同时可最大限度的发挥各组分的特点，赋予单一材料不具备的优良特殊性能。 C 最大特点是具有可设计性。

2、树脂基复合材料的基体材料有哪些？试述主要制备方法、工艺过程及优缺点，这类材料的性能特点及应用？

（1）基体材料（树脂类型）：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂等

（2）制备方法：手糊成型、模压成型、喷射成型、挤出成型、连续缠绕成型、层压成型、注射成型等。

（3）A 手糊工艺

模具准备→涂脱模剂

树脂胶液配制 ﹜→手糊成型→脱

增强材料准备

模→后处理→检验→制品

先在模具上涂一层脱模剂，将含有固化剂的树脂混合物涂刷在模具上，铺一层剪裁好的纤维织物，压挤织物排除气泡再涂再铺，重复至所需厚度。 优点：不受产品尺寸形状限制，适合尺寸大、量小，形状复杂产品，工艺简单，可在产品不同部位任意增补材料。 缺点：效率低，劳动强度大，条件差，质量不易控制，力学性能较差

B 模压成型

金属模具准备→图脱模剂﹁

模塑料??

?→?加热加压模压成型???→?加热冷却

固 短纤维

化→脱模→后处理→检验→制品

定量模塑料或颗粒状树脂与短纤维混合物放入敞开金属对模中，闭模，加热融化，压力下充满模腔。优：效率较高，尺寸准确，表面光洁，复杂制品一次成型，尺寸重复性好，易实现自动化。 缺：模具设计复杂，投资高，适合批量中小型制品。

C 连续缠绕成型

胶浸配置

↓

沙团→浸胶→烘干→络纱→胶纱纱锭

↓ ↓

张力控制 张力控制

↓

↓ 加热粘流

↓

纵环向缠绕 →芯模 ← 纵环向缠绕

↓

固化→脱模→打模喷漆→成品

优：规整度高，精度高，可实现等强度设计，比强度比模量高。 缺：投资大

D 层压成型—只能生产板材

增强材料

｝浸液→胶布→裁剪结合→热

固热性树脂

压→脱模→切边→产品

（4）性能：高比强度，高比模量，抗疲劳性能好，减震性好，安全性好，可整体成型，加工性能好既具有多种功能性，耐高温，耐老化，材料强度低。

（5）应用：航天火箭上：（减重）卫星天线、支撑结构等。交通运输：汽艇、轻型车辆外壳、保险杠等。航空：军用飞机机体。石油化工：玻璃钢用于化工管道、泵等。文体用品：FRP应用。建筑：透明玻璃、GFRP人造大理石等。

3、何为纤维与晶须？目前复合材料常用的增强纤维和晶须有哪些？

（1）纤维：凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料。晶须：具有一定长径比的纤维状单晶体。（2）常用增强纤维：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、氮化铝纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维。常用增强晶须：碳化硅晶须、三氧化二铝晶须、四氮化三硅晶须等。

4、金属基复合材料的常用基体材料有哪些？主要制备方法、工艺流程、优缺点，与传统金属材料相比的性能的优点，应用？

（1）基体材料：铝基、镍基、钛基、铜基等。（2）制备方法：A固态法，粉末冶金法：金属粉末和增强相均匀混合，固化成锭轧制成型材。优：温度低，界面反应可控，增强相与基体任意比例混合，利于净成型，二次加工性好。缺：工艺复杂，基体必须为粉末。热压扩散成型法：高温下施压，使纤维与基体依靠扩散结合（静压力扩散结合）。B液态法：压铸成型法：含增强材料的金属熔体倒入预热磨具，迅速加压，使基凝固。优：组织细化，无气孔，工艺设备简单，成本低，质量稳定。半固态铸造成型法（流变铸造法）：基体合金在固液两相区内搅拌加入增强物，分布均匀，界面结合好时，加热到浇注温度，浇注成型。（组织细化、质密，分散均匀）适合短纤维、晶须增强。

液态浸渗法（略）

C原位复合法（增强材料从基体中直接生成）

共晶合金合金定向凝固法（增强材料共晶形式析出）

直接氧化法（制备三氧化二铝/铝）

反应生成法（自蔓延高温合成SHS法）加热后，反应依靠自身放热继续进行

（3）与传统金属比：伸长率、断面收缩率很低（4）应用：铝基：航天器结构，发动机构件等。钛基：发动机叶片、驱动轴等

5、什么是C/C复合材料？说明其性能及应用，制备工艺流程

（1）由碳纤维或者各种碳织物增强C或石墨化脂碳及化学沉积C所形成的复合材料

（2）特性：良好的抗烧蚀性、抗热冲击，超热环境下高强度等。应用：宇宙飞行器结构材料、热防护材料，导弹鼻锥，飞机刹车片等（3）制备工艺流程：预成型坯体，浸渍，碳化，致密化，石墨化等

6、陶瓷基复合材料所用基体和增强材料有哪些？主要制备方法，工艺流程，优缺点，这类材料的性能特点和应用？

（1）基体：Al203,Si3N4,SiC,玻璃。增强材料：C纤维，B纤维，SiC晶须，Al203晶须，SiC颗粒等（2）制备：粉末泥浆浸渍法（适合长纤维）、纤维、浸料、缠卷、烘干、切断、层叠、热压烧结。优：纤维取向可自由调节。缺：不能制备大尺寸制品，致密度低。热压烧结法：长纤维切短，与陶瓷粉混合，在热压烧结。优：成型压力低，致密度高。缺：生产效率低，成本高。晶须或颗粒增韧：晶须颗粒分散—与基体混合均匀—成型—烧结—加工制造。烧结方法：热压烧结，热等静压~，微波~等。（3）性能特点：高比模量、比强度、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、高温耐磨性好、耐高温、抗氧化等（4）应用：航空航天：隔热瓦，飞机整流罩。发电领域：燃气轮机，涡轮盘等。石油化工：催化剂载体，热交换器。冶金：耐火材料，钢液过滤材料。机械与汽车工业：刀具磨具，耐磨轴承材料等

第四章

★1﹒试论述功能陶瓷的一般制备工艺？成型方法有哪些?等静压成型的优点？

1）备料—坯料制备—干燥、造粒—成型烧结—加工—制品（2）成型方法：①制备成型：模压成型、等静压成型、热等静压成型（HTP）②注浆法成型③可塑性成型：挤压成型扎膜成型④热压铸成型（3）等静压优点：克服单向压制坯料压力分布不均匀缺点利用液态或气态介质均匀各方向施压的方法。

2．什么是烧结？方法有哪些？热等静压烧结的优点？

1）使成型坯体在高温下发生一系列物化反应生成预期显微结构，通过物质传递变成致密化且具有一定强度和固定外形的过程。（2）方法：常压烧结、热压、热等静压、反应、微波、自蔓延合成等。（3）热等静压优点：压力均匀，制品密度均匀，力学性能好，波动小，烧结温度低，粒径易控制等

3．SnO2系气敏陶瓷添加剂主要作用？

Sb2O3、V2O5：降低起始阻值，使之半导化；MgO、PbO、CaO:加速解吸；CdO、PbO、CaO:延缓烧结，改善老化性能；SiO2：防止晶粒长大，稳定灵敏度，延长寿命；Pd（石棉、Pdcl2)、Pt、Mo(钼酸，钼粉)、ThO2(氧化钍）；提高灵敏度（作为催化剂）

4．什么是正、逆压电效应？以PZT为例阐

述压电陶瓷制备工艺，并说明压电陶瓷的应用？

①正压电效应：由应力诱导出电极化（电场）的现象；逆压电效应:由电场诱导出应力（应变）的现象。②PZT制备（锆钛酸铅）：配料—球磨—过滤、干燥—预烧—二次球磨—过滤、干燥—过筛—成型—排塑—烧结—精修—上电级—烧银—极化—测试。预烧：650℃保温1~2h,到850℃保温2h，保持氧化气氛。烧结：氧化气氛中进行，控制PbO蒸发，降低温度，减少时间。极化：直流极化使铁电畴转向，电场3~5mv/m,温度100~105℃时间热油5min,冷油20min；③应用：压电陶瓷点火器，倒车雷达，压电陶瓷变压器（高压电棒，高压防盗），压电换能器，声纳，B超探头，压电振荡器（石英表）

5．铁氧体磁性来源，晶体结构，分类，制

备工艺及应用？

①来源：铁氧体中两磁性离子间距较大，且中间夹着氧离子，形成铁磁性电子自旋间的超交换作用，使氧离子两旁磁性离子的磁矩反方向排列且反向排列磁矩不相等，有剩余磁矩表现出来铁氧体磁性。②结构：尖晶石型，石榴石型，磁铅石型等。③分类:(按性质和用途分）软磁铁氧体、硬磁、旋磁、矩磁、压磁、磁泡（按结晶状态分）：单晶铁氧体、多晶④制备工艺：配料—混合—预烧—成型—烧结—热处理⑤应用：软磁氧体：磁芯材料，磁头材料等。硬磁铁氧体：永磁材料，扬声器，微电机中。矩磁铁氧体：磁光，磁声存储器（元件）。压磁铁氧体：超声换能元件，计算机自动控制器件等。磁记录材料：磁带，软，硬磁盘等。

第五章

★1．SiC粉料制备方法有哪些？什么是SHS法，其优点是什么？

（1）方法：碳热还原法，、气象沉积法、自蔓延高温合成法（SHS）。

（2）SHS：自蔓延高温合成法，将原料均匀混合，加热到反应温度以上，发生化学反应，反应放出热量，依靠该自身反应放出的热量维持反应继续进行的方法。

优点：节能，工艺简单，产品纯度高。

2．简述用SiO2制备Si3N4陶瓷的工工艺方法？

（1）Si粉直接氮化法：3Si+2N2→Si3N4；将一定细度和纯度的Si粉置炉中通入N2加热得到Si3N4粉。

SiO2还原法:3SiO2+2N2+6C→Si3N4+6CO；[以上为Si3N4粉末制备]

（2）反应烧结Si3N4，3Si+2N2→Si3N4，将Si粉按制品形状要求成型后，在氮化炉中加热

氮化，硅粉→磨细→成型→素坯氮化→机械加工→氮化烧结→研磨加工→成品。

3．制造Al2O3陶瓷的原料中Al2O3粉为什么要预烧？试述Al2O3陶瓷制备工艺、特性及应用？

（1）使r-Al2O3转变为ɑ-Al2O3防止烧成收缩过大，利于成型烧结，排除原料中Na2O等低熔点杂质挥发物。

（2）原料煅烧→配料→球墨→成型→烧结。

（3）够强度、高温稳定性：装置瓷、火箭、导弹、导流罩；高硬度、高耐磨性：切削工具、模具、模料、人造宝石；低介电损耗，高电阻率，高绝缘性：火花室、电路基板；熔点高，抗腐蚀：耐火材料、坩埚、炉筐；离子导电性：太阳能电池、蓄电池材料；生物相容性：人工骨、人工关节；光学特性：高压的灯管等。

4．MCT温度陶瓷制备工艺流程？

MgO、Cr2O3、TiO2—称重—球磨—干燥—造粒—干压—烧结；材料制造—切片—电极—引线—装配—测试

5．说明Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4陶瓷主要特点及应用？

（1）Al2O3陶瓷：①高强度、高温稳定性：装置瓷、喷嘴、火箭、导弹的导流罩。②高硬度、高耐磨性：切削工具、模具、磨料、轴承、人造宝石。③低介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞、电路基板、管座。④熔点高、抗腐蚀：耐火材料、坩埚、炉管、热点偶保护套等⑤生物相容性：还可以制造作人工骨骼和人造关节等⑥光学特性：透明Al2O3可制造高压钠灯灯管，红外窗口材料

（2）ZrO2陶瓷：①热导率小，化学稳定性好，耐蚀性高：高温绝缘材料、耐火材料、坩埚。

②硬度高，耐磨性好：刀具模具、剪刀。③半导体性：高温发热体。④强度高，韧性好：发动机构件、连杆、轴承。⑤敏感特性：氧传感器、氧探头、汽车尾气监控。⑥FS2做高温燃料电池、隔膜材料。

（3）SiC陶瓷：热稳定性好，抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性好，良好的导热性、耐腐蚀性。火箭尾喷管喷嘴、燃气机轴承、内燃机器件、炉管、核燃料包封材料等。

（4）Si3N4陶瓷：超硬，耐磨，抗蚀，高温抗氧化，抗冷热冲击，耐高温，不易传热，摩擦系数小。切削工具、高温轴承、燃气轮机叶片、坩埚、炉衬、发动机、汽缸盖、活塞环等。★6．ZrO2晶体结构有几种？为什么难以烧成致密瓷？如何解？采用何种方法获得稳定或部分稳定的ZrO2？

（1）m-ZrO2→t-ZrO2→C-ZrO2三种

单斜四方立方

（2）t-ZrO2→C-ZrO2相变为天扩散型相变，典型M相变特征，烧结时伴随约5%体积膨胀，常导致烧结件开裂，故难以少结成致密瓷。

（3）在ZrO2加入适当立方晶型氧化物（2价或3价），高温烧结时与ZrO2形成立方固熔体，消除单斜与四方相转变时的体积膨胀，从而得到致密瓷。

7．透明Al2O3陶瓷应注意哪些工艺环节？工艺特点？

（1）原料制备、要求纯度>99.9%；加入适量MgO，阻止气孔封闭，限制晶粒长大。

（2）特点：采用高纯、超细粉，掺入尽可能少添加剂，将气孔和杂质充分排出，适当控制晶粒尺寸，使制品密度接近理论密度。

(完整word版)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。 2、溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（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。 3、超临界流体：是指温度及压力都处于临界温度或临界压力之上的流

《材料合成与制备方法》教学大纲

《无机材料合成》实验教学大纲 课程名称：无机材料合成 课程编号：0 总学时：36 适用对象：材料化学本科专业 一、教学目的和任务： 《无机材料合成》是材料化学专业的一门必修课。本课程的任务是通过各种教学环节，使学生掌握单晶材料的制备、薄膜的制备、非晶态材料制备、复合材料的制备、功能陶瓷的合成与制备、结构陶瓷的制备、功能高分子的制备、催化材料制备、低维材料制备等，使学生获得先进材料合成与制备的基础知识，毕业后可适应化工材料的科学研究与技术开发工作。 二、教学基本要求： 在全部教学过程中，应始终坚持对学生进行实验室安全和爱护公物的教育；简单介绍有效数字和误差理论；介绍正确书写实验记录和实验报告的方法以及基本操作和常规仪器的使用方法。无机材料的制备方法、薄膜制备的溶胶-凝胶法、纳米晶的水热合成法、纳米管的气相沉积法的原理和基本操作方法，材料结构表征和性能测试的结果的正确分析，并在此基础上研究材料结构和性能的关系。培养学生的实际动手操作能力；深刻领会课本所学的理论知识，具有将理论知识应用于实践中的能力。 三、教学内容及要求 实验一无机材料合成(制备)方法与途径 实验仪器：计算机 实验内容：认识无机材料合成中的各种元素、化学反应；相关中外文摘、期刊的查阅方法。 实验要求：了解无机材料合成的基本方法、途径与制约条件 实验二晶体合成 实验仪器：磁力搅拌器、烧杯 实验内容：晶体的生长 实验要求：了解晶体的基本分类与应用；熟悉晶体生长的基本原理；重点掌握晶体合成的技术与方法。 实验三薄膜制备 实验仪器：压电驱动器、磁力搅拌器、烧杯 实验内容：薄膜材料的制备 实验要求：掌握薄膜材料的分类与应用；薄膜与基材的复合方法、途径以及制约条件； 实验四胶凝材料的制备

材料合成化学-题

材料合成化学-题

一、判断题（对填“T”，错填“F”） 1. 高温超导体是指能在室温以上温度工作的超 导材料。（） 2. 制备多元金属氧化物粉体的甘氨酸法比柠檬 酸盐燃烧法的化学反应更加剧烈。（）3. 火焰辅助的超声喷雾热解工艺（FAUSP）也是 制备细粉的方法，需要人工点火。（）4. 陶瓷粉体的二次粒子尺寸总是大于一次粒子 尺寸。（） 5. 溶胶-凝胶法制备气凝胶，必须在真空条件下 进行。（） 6. 透明有机玻璃可以用甲基丙烯酸甲酯为原料 通过沉淀聚合反应制备。（） 7. 利用乙酰丙酮配位高价金属的醇盐，可以提 高醇盐的水解能力。（） 8. 微波CVD就是利用微波加热衬底的化学气相 沉积（） 9. 静电喷雾沉积（ESD）技术可以被用来生长致 密的外延薄膜（） 10.人们可以通过原子操纵技术来大量制备超晶 格材料（） 11.高分子聚合反应是一个熵增过程（）

12.Schetman获得诺贝尔主要原因是他发现了宏 观材料可以有10次对称轴（） 13.溶胶-凝胶法制备气凝胶，必须在真空条件下 （） 14.透明有机玻璃可以用甲基丙烯酸甲酯为原料 通过沉淀聚合反应制备（） 15.利用乙酰丙酮配位高价金属醇盐，可以提高 醇盐的水解能力（） 16.MOF就是金属氟氧化物的简称（） 17.乳液聚合的乳化剂通常是表面活性剂 （） 18.使用模板试剂（硬模板，软模板，牺牲模板） 是制备无机空心球的必要条件（） 19科学理论是无可争辩的（） 20.制备多元金属氧化物粉体的柠檬酸盐燃烧法 需要人工点火引发反应（） 21.人们可以通过原子操纵技术来精细控制反应 （） 22.高分子聚合反应是吸热反应（） 23.对于面心立方（fcc）晶体，因为晶体形状以 立方体能量最低，所以最易生长出立方形状的单晶体（）

材料合成化学 题

一、判断题（对填“T”，错填“F”） 1. 高温超导体是指能在室温以上温度工作的超导材料。（） 2. 制备多元金属氧化物粉体的甘氨酸法比柠檬酸盐燃烧法的化学反应更加剧烈。（） 3. 火焰辅助的超声喷雾热解工艺（FAUSP）也是制备细粉的方法，需要人工点火。（） 4. 陶瓷粉体的二次粒子尺寸总是大于一次粒子尺寸。（） 5. 溶胶-凝胶法制备气凝胶，必须在真空条件下进行。（） 6. 透明有机玻璃可以用甲基丙烯酸甲酯为原料通过沉淀聚合反应制备。（） 7. 利用乙酰丙酮配位高价金属的醇盐，可以提高醇盐的水解能力。（） 8. 微波CVD就是利用微波加热衬底的化学气相沉积（） 9. 静电喷雾沉积（ESD）技术可以被用来生长致密的外延薄膜（） 10.人们可以通过原子操纵技术来大量制备超晶格材料（） 11.高分子聚合反应是一个熵增过程（） 12.Schetman获得诺贝尔主要原因是他发现了宏观材料可以有10次对称轴（） 13.溶胶-凝胶法制备气凝胶，必须在真空条件下（） 14.透明有机玻璃可以用甲基丙烯酸甲酯为原料通过沉淀聚合反应制备（） 15.利用乙酰丙酮配位高价金属醇盐，可以提高醇盐的水解能力（） 16.MOF就是金属氟氧化物的简称（） 17.乳液聚合的乳化剂通常是表面活性剂（） 18.使用模板试剂（硬模板，软模板，牺牲模板）是制备无机空心球的必要条件（）19科学理论是无可争辩的（） 20.制备多元金属氧化物粉体的柠檬酸盐燃烧法需要人工点火引发反应（） 21.人们可以通过原子操纵技术来精细控制反应（） 22.高分子聚合反应是吸热反应（） 23.对于面心立方（fcc）晶体，因为晶体形状以立方体能量最低，所以最易生长出立方形状的单晶体（） 24.透明有机玻璃可以用甲基丙烯酸甲酯为原料通过均相聚合反应制备（） 25.利用螯合剂配位高价金属的醇盐，可以提高醇盐的反应活性（） 26.固相反应常用来制备陶瓷块材，但是不能用来制备陶瓷粉体（） 27.高分子聚合反应总是放热的（） 28.微弧氧化技术主要被用来制备金属氧化物纳米粉体（） 29.制备薄膜材料的溅射技术属于物理制备工艺（） 30.悬浮聚合法的悬浮剂通常都是表面活性剂（） 31.伟大的科学理论都是复杂而奥妙无穷的（） 32.制备多元金属氧化物粉体的甘氨酸法本质上是一种放热氧化还原反应，其中甘氨酸是氧化剂，硝酸盐是还原剂（）

无机材料合成与制备复习纲要

材料合成与制备复习纲要 我们不是抄答案，我们只做知识的搬运工。 ——无机复习提纲编辑协会宣言试卷构成：填空：15 分 选择：7*2=14 分（共7 题，一题2 分） 名词解释：5*3=15 分（共5 题，一题3分） 问答题：8+12*4=56（第一题8 分，其余四道题每题12 分）注：划线知识点为李老师审阅后所加，疑为重点，望各位复习时多加注意第1 章：经典合成方法 1实验室常用的加热炉为：高温电阻炉 2电炉分为：电阻炉，感应炉，电弧炉，电子束炉 3电阻发热材料的最高工作温度：硅碳棒1400C、硅化钼棒1700C、钨丝1700C 真空、 5氧化物发热体：在氧化气氛中，氧化物发热体是最为理想的加热材料。 6影响固相反应的因素: （1）反应物化学组成与结构，反应物结构状态（2）反应物颗粒尺寸及分布影响。 7化学转移反应：把所需要的沉积物质作为反应源物质，用适当的气体介质与之反应，形成一种气态化合物，这种气态化合物通过载气输运到与源区温度不同的沉积区，再发生逆反应，使反应源物质重新沉积出来，这样的反应过程称为化学转移反应。 8化学转移反应条件源区温度为T2,沉积区温度为T1:如果反应是吸热反应，则 r H m为正，当T2>T1时，温度越高，平衡常数越大，即从左往右反应的平衡常数增大，反应容易进行，物质由热端向冷端转移，即源区温度应大于沉积区温度，物质由源区转移至沉积区。如果反应为放热反应，r H m为负，则应控制源区温度T2 小于沉积区温度T1,这样才能实现物质由源区向沉积区得转移。如果r H m近似为0, 则不能用改变温度的方法来进行化学转移。 9低温合成中，低温的控制主要有两种方法：①恒温冷浴②低温恒温器 10高压合成：就是利用外加的高压力，使物质产生多型相转变或发生不同物质间的化合，从而得到新相，新化合物或新材料。 种类：①静态高温高压合成方法②动态高温高压合成方法 第2 章：软化学合成方法 1软化学合成方法: 通过化学反应克服固相反应过程中的反应势垒，在温和的反应条件下和缓慢的反应进程中，以可控制的步骤逐步地进行化学反应，实现制备新材料的方法。2软化学法分类：溶胶——凝胶法，前驱物法，水热/ 非水溶剂热合成法，沉淀法，支撑接枝工艺法，微乳液法，微波辐射法，超声波法，淬火法，自组装技术，电化 3绿色化学：主要特点是“原子经济性” ，即在获取新物质的转换过程中充分利用原料中的每个原子，实现化学反应中废物的“零排放” 。因此，既可充分利用资源又不污染环境。 4软化学与绿色化学的关系：两者关系密切，但又有区别。软化学强调的是反应条件的温

材料合成与制备期末复习题

材料合成与制备期末复习题 第零章绪论 1.材料合成:材料合成是指促使原子或分子构成材料的化学或物理过 程; 2.材料制备:材料制备是指研究如何控制原子与分子使其构成有用的 材料，但材料制备还包括在更为宏观的尺度上控制材料的 结构，使其具备所需的性能和使用效能。 3.材料合成与制备的最终目标是:制造高性能、高质量的新材料以满 足各种构件、物品或仪器等物件的日益发展的需求。 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熵值增加的方向进行。 7.论述反应速率的影响因素: (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; (2)温度对反应速率的影响:

对于一个可逆反应，正反应吸热，则逆反应就放热;如果正反应放热，则逆反应就吸热，升高温度有利于反应向吸热方向进行，不利于放热 反应;对于放热反应，用冷水浴或冰浴使其降温的办法有利于反应的进行，但影响反应速率。实际生产中，要综合考虑单位实际内的产量和转化率同时进行; (3)溶剂等对反应速率的影响:溶剂在反应中的作用:一是提供反应的场所，二是发生溶剂化效应。溶剂最重要的物理效应即溶剂化作用，化学效应主要有溶剂分子的催化作用和容积分子作为反应物或产物参与了化学反应。若溶剂分子与反应物生成不稳定的溶剂化物，可使反应的活化能降低，加快反应速率;若生成稳定的溶剂化物，则使反应活化能升高，降低反应速率;若生成物与溶剂分子生成溶剂化物，不论它是否稳定，都会使反应速率加快。 第一章溶胶-凝胶法 1.溶胶(Sol)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。 2.凝胶(Gel)是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体。 3.溶胶,凝胶法: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，通过抑制各种化学反应条件，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。 4.粒子间的两个力:(1)颗粒间的范德华力;(2)双电层静电排斥能 5.增加粒子间能垒通常有三个基本途径:(1)使胶粒带表面电荷;(2) 利用空间位阻效应;(3)利用溶剂化效应。 6.由溶胶制备凝胶的具体方法:

材料合成与制备

作业习题： 一、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，分散相粒子的重量可以忽略不计，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。 2. 溶胶：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，分散粒子的尺寸在1~100nm之间，这些固体颗粒一般由103~109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，一般在1%~3%之间。 4. 溶胶－凝胶法(Sol-gel)：是采用具有高化学活性的含材料成分的液体化合物为前驱体（通常是金属有机醇盐或无机化合物），在液相下将这些原料均匀混合，并进行一系列的水解、缩聚化学反应，通过抑制各种反应条件，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经过陈化，胶粒间缓慢聚合，形成了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，形成了凝胶。凝胶再经过低温干燥，脱去其间溶剂而成为一种多孔空间结构的干凝胶或气凝胶，最后，经过烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 5. 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。 6. 水解度R：是水和金属醇盐物质的量比，即溶胶－凝胶反应过程中加水的量的多少。 二、填空题 1.溶胶通常分为亲液型和憎液型两类。 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. 溶胶稳定机制为胶体稳定的DLVO理论。 6. 计算颗粒间范德华力通常用的两种模型为平板粒子模型、球型粒子模型。 7. 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。 8. 溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。 9. 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。 10. 搅拌器的种类有电力搅拌器和磁力搅拌器。 11. 溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。 12. 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。 课后习题 一、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，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），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。 2、溶剂热法：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。 3、超临界流体：是指温度及压力都处于临界温度和临界压力之上的流体。在超临界状态下，物质有近于液体的溶解特性以及气体的传递特性：粘度约为普通液体的0.1～0.01；扩散系

2015无机材料合成与制备试卷A

中南林业科技大学课程考试试卷 课程名称：无机材料合成与制备；试卷编号：A 卷；考试时间：100分钟 一、是非题（1分×23=23分，选全对或全错，计零分） 1 生长驱动力在数值上等于生长单位体积的晶体所引起的吉布斯自由能的降低。（ √ ） 2 微波有很强的穿透力，微波加热时能深入到样品内部，其燃烧波首先从样品的表面向内部传播，最终完成微波烧结。（ × ） 3 提拉法中旋转籽晶的目的是获得更好的温度和浓度的均匀性。（ √ ） 4 热电偶是接触式温度传感器，可直接与被测物质接触，不受环境介质如烟雾、尘埃、CO 2、水蒸气等影响，准确度较高。（ √ ） 5 等离子体在CVD 中的作用是将反应气体激活成活性离子，提高低沉积温度；加速反应物表面的扩散作用，降低成膜速率。（ × ） （提高） 6 降低到-150 ℃(123K)称为普通制冷或普冷，降低到-150 ℃至4.2K 之间称为深度冷冻或深冷，降低到4.2K 以下称为极冷。（ √ ） 7 相比溅射成膜，蒸发法时，沉积原子的能量很低，一般不易形成形态3型的薄膜组织。（ × ）（T ） 8 在形态2和形态3型低温薄膜沉积组织的形成过程中，原子的扩散能力不足，因而这两类生长又称为低温抑制型生长。（ × ）（1和T ） 9 磁控溅射的缺点是靶材的利用率不高，一般低于40%。（ √ ） 10 过冷度越大,越容易非均匀成核；凸面杂质形核效率最高，平面次之，凹面最差。（ × ） 11直接凝固成型是依靠有机单体交联形成高聚物，温度诱导絮凝成型是依靠分散剂的分散特性。（ × ） 12 不具挥发性FeO 和WO 3在HCl 存在时，生成FeCl 2 、WOCl 4、水蒸气，就可以通过相转移反应制得完美的钨酸铁晶体。（ ） 13气体的低温分级冷凝就是气体混合物通过不同低温的冷阱而分离，气体通过冷阱后其蒸汽压小于13.33 Pa —冷凝彻底；大于13.33 Pa —认为不能冷凝，穿过了冷阱。 （ × ） 14 流动法比降温法有利于生长大尺寸单晶，蒸发法适合溶解度较大而温度系数很小的物质，凝胶法可在室温下生长一些难溶的或对热敏感而不便使用其他方法的晶体。（ √ ） 15用单相共沉淀法制备出单一尺寸的球形氢氧化铝颗粒的关键是通过尿素，在水溶液中缓慢分解释放出OH-，使溶液中碱性均匀地、缓慢地上升，从而使氢氧化物沉淀在整个溶液中同时生成。（ × ） 16 大块非晶合金的制备思路是非均匀形核的推迟和均匀形核的避免。（ √ ） 17 非晶态材料衍射花样是由较宽的晕和弥散的环组成，没有表征结晶态的任何斑点和条纹，用电镜看不到 学院 专业班 年 姓名 学 装订线(答题不得超过此线)

市政材料土工及土工合成材料考试试题答案

市政材料土工及土工合 成材料考试试题答案 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】

2018年《市政材料土工及土工合成材料》考核试题-答案单位：姓名：分数： 1.密度测定求算术平均值时，其平行差值不得大于（未作答）。正确答案：C （A）0.01g/cm3； （B）0.02 g/cm3 ； （C）0.03 g/cm3； （D）0.04 g/cm3。 2.城镇道路上路床(90区)填料要求CBR最小强度值为6%、填料最大粒径为（未作答）。正确答案：D （A）6㎜； （B）8㎜； （C）15㎜； （D）10㎜。 3.土粒比重Gs的定义式为（未作答）。正确答案：C （A）下图A； （B）下图B； （C）下图C； （D）下图D。 4.灌砂法测定土的密度之前，要标定的内容有（未作答）。正确答案：C （A）一项；

（B）两项； （C）三项； （D）四项。 5.含石膏的含水率测试时，烘干温度为（未作答）。正确答案：A （A）65℃~70℃； （B）70℃~80℃； （C）105℃~110℃； （D）110℃~120℃。 6.当用各种方法测定土的密度的值不同时，应以（未作答）为准。正确答案：B （A）环刀法； （B）灌砂法； （C）蜡封法； （D）现场试坑法。 7.土工织物进行预调湿，应放置在相对湿度（未作答）、温度不超过50.0℃的大气条件下，使之接近平衡。正确答案：A （A）~%； （B）~%； （C）(80~95)%； （D）90%以上。 8.酒精燃烧法测定含水率需燃烧试样的次数为（未作答）。正确答案：A （A）3次；

材料合成与制备期末复习题

第零章绪论 1.材料合成：材料合成是指促使原子或分子构成材料的化学或物理过 程； 2.材料制备：材料制备是指研究如何控制原子与分子使其构成有用的 材料，但材料制备还包括在更为宏观的尺度上控制材料的 结构，使其具备所需的性能和使用效能。 3.材料合成与制备的最终目标是：制造高性能、高质量的新材料以满 足各种构件、物品或仪器等物件的日益发展的需求。 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熵值增加的方向进行。 7.论述反应速率的影响因素： （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； （2）温度对反应速率的影响： 对于一个可逆反应，正反应吸热，则逆反应就放热；如果正反应放热，则逆反应就吸热，升高温度有利于反应向吸热方向进行，不利于放热

反应；对于放热反应，用冷水浴或冰浴使其降温的办法有利于反应的进行，但影响反应速率。实际生产中，要综合考虑单位实际内的产量和转化率同时进行； （3）溶剂等对反应速率的影响：溶剂在反应中的作用：一是提供反应的场所，二是发生溶剂化效应。溶剂最重要的物理效应即溶剂化作用，化学效应主要有溶剂分子的催化作用和容积分子作为反应物或产物参与了化学反应。若溶剂分子与反应物生成不稳定的溶剂化物，可使反应的活化能降低，加快反应速率；若生成稳定的溶剂化物，则使反应活化能升高，降低反应速率；若生成物与溶剂分子生成溶剂化物，不论它是否稳定，都会使反应速率加快。 第一章溶胶-凝胶法 1.溶胶（Sol）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。 2.凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体。 3.溶胶－凝胶法：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，通过抑制各种化学反应条件，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。 4.粒子间的两个力：（1）颗粒间的范德华力；（2）双电层静电排斥能 5.增加粒子间能垒通常有三个基本途径：(1)使胶粒带表面电荷；(2) 利用空间位阻效应；(3)利用溶剂化效应。 6.由溶胶制备凝胶的具体方法：

药物合成模拟试卷1

2012—2013学年第一学期药物合成反应试卷 一． 选择题（30分，每小题1.5分） 1 在药物合成反应中，下列哪个反应不能用于制备伯胺 ( ) A Hofmann 降解反应 B Beckmann 重排 C Curtius 重排 D Délépine 反应 2下面四个化合物的活性最大的是 ( ) A CH2=CH2 B (CH3)2C=CH2 C (CH3)2C=C(CH3)2 D CH3CH=CH2 3酰化反应中常用的酰化剂为羧酸、酰卤、酸酐、酯、酰胺 等，其酰化能力的大小顺序正确的是 ( ) A 羧酸、酯 > 酰卤 > 酸酐 > 酰胺 B 酰卤 > 酸酐 > 羧酸、酯 > 酰胺 C 酰胺 > 羧酸、酯 > 酸酐 > 酰卤 D 酰卤 > 羧酸、酯 > 酸酐 > 酰胺 4下列化合物的酸性最大的是： ( ) NO 2OH NO 2 OH OH NO 2 NO 2 OH A. B. C. D. 5下列化合物最容易进行S N 1反应的是 ( ) A. CH 3CH 2CH 2CH 2Br B. CH 3CHBrCH(CH 3)CH 3 C. CH 3CHBrCH 2CH 3 D. CH 3C(CH 3)BrCH 2CH 3 6在卤化氢对烯烃的加成反应中，以离子对过渡态机理推 断，加成产物应符合下列哪个原则 ( ) A Hoffmann 规则 B Woodward 规则 C 马氏规则 D 反马氏规则 7在F-C 烷基化反应中，下面哪种表述是不正确的 ( ) A 烃基容易发生异构化 B 反应可停留在单烃基化阶段 C 可以使用Lewis 酸和质子酸作催化剂 D 在剧烈的反应条件下，会生成不正常的定位产物 8 下列化合物按其与Lucas 试剂作用最快的是 ( )

材料合成与制备期末复习题.doc

第零章绪论 1 ?材料合成：材料合成是指促使原子或分子构成材料的化学或物理过 程； 2.材料制备：材料制备是指研究如何控制原子与分子使其构成有用的 材料，但材料制备还包括在更为宏观的尺度上控制材料的结构，使其具备所需的性能和使用效能。 3.材料合成与制备的最终目标是：制造高性能、高质量的新材料以满 足各种构件、物品或仪器等物件的H益发展的需求。 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。 7 ?论述反应速率的影响因素: (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; (2)温度对反应速率的影响: 对于一个可逆反应，正反应吸热，则逆反应就放热；如果正反应放热, 则逆反应就吸热，升高温度有利于反应向吸热方向进行，不利于放热反应；对

于放热反应，用冷水浴或冰浴使其降温的办法有利于反应的进行，但影响反应速率。实际生产屮，要综合考虑单位实际内的产量和转化率同时进行； （3）溶剂等对反应速率的影响：溶剂在反应中的作用：一是提供反应的场所，二是发生溶剂化效应。溶剂最重耍的物理效应即溶剂化作用，化学效应主要有溶剂分子的催化作用和容积分子作为反应物或产物参与了化学反应。若溶剂分子与反应物生成不稳定的溶剂化物，可使反应的活化能降低，加快反应速率；若生成稳定的溶剂化物，则使反应活化能升高，降低反应速率；若生成物与溶剂分子生成溶剂化物, 不论它是否稳定，都会使反应速率加快。 第一章溶胶■凝胶法 1 ?溶胶（Sol）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。 2.凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系,被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体。 3.溶胶一凝胶法：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，通过抑制各种化学反应条件，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。 4?粒子间的两个力：（1）颗粒间的范德华力;（2）双电层静电排斥能

材料制备与合成

《材料制备与合成[料]》课程简介 课程编号：02034916 课程名称：材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials 学分: 2.5 学时：40 （课内实验(践)：0 上机：0 课外实践：0 ） 适用专业：材料科学与工程 建议修读学期：6 开课单位：材料科学与工程学院材料物理与化学系 课程负责人：方道来 先修课程：材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学 考核方式与成绩评定标准：期末开卷考试成绩（占80%）与平时考核成绩（占20%）相结合。 教材与主要参考书目： 教材：《材料合成与制备》. 乔英杰主编.国防工业出版社，2010年. 主要参考书目：1. 《新型功能材料制备工艺》, 李垚主编. 化学工业出版社，2011年. 2. 《新型功能复合材料制备新技术》.童忠良主编. 化学工业出版社，2010年. 3. 《无机合成与制备化学》. 徐如人编著. 高等教育出版社, 2009年. 4. 《材料合成与制备方法》. 曹茂盛主编. 哈尔滨工业大学出版社，2008年. 内容概述： 本课程是材料科学与工程专业本科生最重要的专业选修课之一。其主要内容包括：溶胶-凝胶合成法、水热与溶剂热合成法、化学气相沉积法、定向凝固技术、低热固相合成法、热压烧结技术、自蔓延高温合成法和等离子体烧结技术等。其目的是使学生掌握材料制备与合成的基本原理与方法，熟悉材料制备的新技术、新工艺和新设备，理解材料的合成、结构与性能、材料应用之间的相互关系，为将来研发新材料以及材料制备新工艺奠定坚实的理论基础。 The course of preparation and synthesis of materials is one of the most important specialized elective courses for the undergraduate students majoring in materials science and engineering. It includes the following parts: sol-gel method, hydrothermal/solvothermal reaction method, CVD method, directional solidification technique, low-heating solid-state reaction method, hot-pressing sintering technique, self-propagating high-temperature synthesis, and SPS technique. Its purpose is to enable students to master the basic principles and methods of preparation and synthesis of materials, and grasp the new techniques, new processes and new equipments, and further understand the relationship among the synthesis, structure, properties and the applications of materials. The course can lay a firm theoretical foundation for the research and development of new materials and new processes in the future for students.

无机材料合成与制备复习纲要

料合成与制 备复习纲要 我们不是抄答案，我们只做知识的搬运工。 ——无机复习提纲编辑协会宣言 试卷构成： 填空：15 分 选择：7*2=14 分（共7 题，一题2 分）名词解释：5*3=15 分（共5 题，一题3 分）问答题：8+12*4=56（第一题8 分，其余四道题每题12 分）注：划线知识点为李老师审阅后所加，疑为重点，望各位复习时多加注意第1 章：经典合成方法 1实验室常用的加热炉为：高温电阻炉 2电炉分为：电阻炉，感应炉，电弧炉，电子束炉 3电阻发热材料的最高工作温度：硅碳棒1400C、硅化钼棒1700 C、钨丝1700C 真空、 5氧化物发热体：在氧化气氛中，氧化物发热体是最为理想的加热材料。 6影响固相反应的因素: （1）反应物化学组成与结构，反应物结构状态物颗粒尺 2）反应寸及分布影响。 7化学转移反应：把所需要的沉积物质作为反应源物质，用适当的气体介质与之反应，形成一种气态化合物，这种气态化合物通过载气输运到与源区温度不同的沉积区，再发生逆反应，使反应源物质重新沉积出来，这样的反应过程称为化学转移反应。 8化学转移反应条件源区温度为T2,沉积区温度为T1 :如果反应是吸热反应， 则r H m为正，当T2> T1时，温度越高，平衡常数越大，即从左往右反应的平衡常数增大，反应容易进行，物质由热端向冷端转移，即源区温度应大于沉积区温度，物质由源区转移至沉积区。如果反应为放热反应，r H m为负，则应控制源 区温度T2小于沉积区温度T1，这样才能实现物质由源区向沉积区得转移。如果r H m近似为0,则不能用改变温度的方法来进行化学转移。 9低温合成中，低温的控制主要有两种方法：①恒温冷浴②低温恒温器 10高压合成：就是利用外加的高压力，使物质产生多型相转变或发生不同物质间的化合，从而得到新相，新化合物或新材料。 种类：①静态高温高压合成方法②动态高温高压合成方法第2章：软化学合成方法 1软化学合成方法: 通过化学反应克服固相反应过程中的反应势垒，在温和的反应条件下和缓慢的反应进程中，以可控制的步骤逐步地进行化学反应，实现制备新材料的方法。 2软化学法分类：溶胶——凝胶法，前驱物法，水热/ 非水溶剂热合成法，沉淀

材料合成与制备

仅供参考， 1.单晶：即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列。或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。 2.非晶：组成物质的原子、分子的空间排列不呈周期性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，仍然保持形貌和组分的某些有序特征而具有短程有序，这样一类特殊的物质状态统称为非晶态。 3.真空蒸镀：真空蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在工件或基片表面析出的过程。 4.溅射成膜：溅射是指荷能离子轰击靶材，使靶材表面原子或原子团逸出的现象。逸出的原子在工件表面形成与靶材表面成分相同的薄膜。这种制备薄膜的方法称为溅射成膜。 5.化学气相沉积：当形成的薄膜在基片表面与其他组分发生化学反应，获得与原成分不同的薄膜材料，这种存在化学反应的气相沉积称为化学气相沉积。 6.三温度法：在制备薄膜时，必须同时控制基片和两个蒸发源的温度，所以也称三温度法。 7.超晶格薄膜：超晶格的概念始于半导体超晶格，半导体超晶格是将两种或两种以上组分不同或导电类型不同的极薄半导体单晶薄膜交替地外延生长在一起形成的周期性结构材料。8.热等静压：热等静压是用惰性气体作为传递压力的介质，将原料粉末压坯或将装入包套的粉料放入高压容器中，降低烧结温度，避免晶粒长大，获得高密度、高强度的陶瓷材料。9.原位凝固：原位凝固就是指颗粒在悬浮液中的位置不变，靠颗粒之间的作用力或者悬浮体内部的一些载体性质的变化，从而使悬浮体的液态转变为固态。 10.巨磁阻薄膜：材料的电阻率将受材料磁化状态的变化而呈现显著的变化。 11.溶胶-凝胶法：是指有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，在经过高温热处理而制成氧化物或其他化合物固体的方法。 12.LB薄膜：是一种超薄有机薄膜，即在水-气界面上将不溶解有机分子或生物分子加以紧密有序排列，形成单分子膜，然后再转移到固体表面上。 1.试说明再结晶驱动力。 答：用应变退火方法生长单晶，通常是通过塑性变形，然后在适当的条件下加热等温退火，温度变化不能剧烈，结果使晶粒尺寸增大。 对于未应变到应变，根据热力学第一定律，有： △E1-2=W—q；△H1-2=△E1-2+△（pV）由于△（pV）很小，近似得：△H1-2=△E1-2 △G1-2= =W—q—T△S 低温下T△S可忽略，故△G1-2≈W—q 即产生应变时，发生的自由能变化近似等于做功减去释放的热量。该热量通常就是应变退火再结晶的主要推动力。 应变退火再结晶的推动力公式为:△G=W—q+Gs+△G0 2.简述Walff定理的基本内容。 答：在恒温恒压下，一定体积的晶体处于平衡态时，其总界面自由能为最小，也就是说，趋

有机合成专题训练试题(含答案)

有机合成专题训练（2017级） 1.某酯K是一种具有特殊香气的食用香料，广泛应用于食品和医疗中。其合成路线如下： 已知：RCH2COOH CH3CHCOOH （1）E的含氧官能团名称是。 （2）试剂X是（填化学式）；②的反应类型是。 （3）D的电离方程式是。 （4）F的分子式为C6H6O，其结构简式是。 （5）W的相对分子质量为58，1 mol W完全燃烧可产生 mol CO2和 mol H2O，且 W的分子中不含甲基，为链状结构。⑤的化学方程式 是 。 （6）G有多种属于酯的同分异构体，请写出同时满足下列条件的所有同分异构体的结构简式：。 ① 能发生银镜反应且能与饱和溴水反应生成白色沉淀 ② 苯环上只有两个取代基且苯环上的一硝基取代物只有两种

2．光刻胶是一种应用广泛的光敏材料，其合成路线如下（部分试剂和产物略去）： 已知： Ⅰ．R 1 C H O R 2CH H CHO R 1CH C R 2 CHO +（R ，R’为烃基或氢） Ⅱ． R 1C O Cl R 2OH R 1C O OR 2 HCl + + （R ，R’为烃基） （1）A 分子中含氧官能团名称为 。 （2）羧酸X 的电离方程式为 。 （3）C 物质可发生的反应类型为 （填字母序号）。 a ．加聚反应 b ． 酯化反应 c ． 还原反应 d ．缩聚反应 （4）B 与Ag(NH 3)2OH 反应的化学方程式为 。 （5）乙炔和羧酸X 加成生成E ，E 的核磁共振氢谱为三组峰，且峰面积比为3:2:1，E 能发生水解反应，则E 的结构简式为 。 （6）与C 具有相同官能团且含有苯环的同分异构体有4种，其结构简式分别为 CH CH 2 COOH 、 CH CH 2 HOOC 、 和 。 （ 7 ） D 和 G 反应生成光刻胶的化学方程式 为 。

材料合成与制备_作业习题

第一章课后习题 一、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：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。 3. 凝胶(Gel)：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. 溶胶－凝胶法(Sol-gel)：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。 5. 水解度R：水和金属醇盐物质的量比，即溶胶—凝胶反应过程中加水的量的多少。 6. 分散系：物质以一种或多种物质分散于另一种物质中的存在形式。 二、填空题 1. 溶胶通常分为亲液型和憎液型两类。 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. 计算颗粒间德华力通常用的两种模型为平板粒子模型、球型粒子模型。 6. 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。 7. 溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。 8. 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。 9. 搅拌器的种类有采用电机带动搅拌叶片来进行原料混合的搅拌器和磁力搅拌 器。 10. 溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。 11. 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。 三、说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。 四、溶胶凝胶法的使用围 五、溶胶－凝胶法制备块体材料的优点 六、什么是浓缩法，什么是分散剂法？ 第二章课后习题 一、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，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），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。 2、溶剂热法：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

材料合成与制备

第1章溶胶－凝胶法(Sol-gel method) ?胶体:分散相粒径很小的胶体体系,分散相质量忽略不计, 分子间作用力主要为短程作用力. ?溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子 是固体或者大分子，分散的粒子大小在1～100nm之间。 ?凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物 质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在1％～3％之间。 ?溶胶－凝胶法：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。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。 ?水解度：是水和金属醇盐的物质的量之比。 ?老化时间：从凝胶开始到凝胶干燥前的时间称为老化时 间 ?利用溶胶凝胶法制备陶瓷粉体材料所具有的优点？ 1.工艺简单,无需昂贵设备; 2.对于多组元系统,该法可以大大增加化学均匀性; 3.易于控制,凝胶微观结构可调控; 4.掺

杂范围广,化学计量准确,易于改性;5产物纯度高,烧结温度低. 第二章水热与溶剂热合成 ?水热法(Hydrothermal Synthesis)，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。 ?溶剂热法（Solvothermal Synthesis）：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。 ?原为结晶：当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，则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。 ? 一。溶剂热合成的优点： 1.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； 2.非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩