第一部分无机合成的基础知识
知识点：溶剂的作用与分类
例如：根据溶剂分子中所含的化学基团，溶剂可以分为水系溶剂和氨系溶剂根据溶剂亲质子性能的不同，可将溶剂分为碱性溶剂、酸性溶剂、两性溶剂和质子惰性溶剂。
例如：丙酮属于（）溶剂：A 氨系溶剂 B 水系溶剂 C 酸性溶剂 D 无机溶剂
进行无机合成，选择溶剂应遵循的原则：
（1）使反应物在溶剂中充分溶解，形成均相溶液。
（2）反应产物不能同溶剂作用
（3）使副反应最少
（4）溶剂与产物易于分离
（5）溶剂的纯度要高、粘度要小、挥发要低、易于回收、价廉、安全等
试剂的等级及危险品的管理方法
例如酒精属于（）
A 一级易燃液体试剂B二级易燃液体试剂C三级易燃液体试剂D四级易燃液体试剂
真空的基本概念和获得真空的方法
低温的获得及测量
高温的获得及测量
第二部分溶胶-凝胶合成
溶胶－凝胶法：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/醇解、缩聚化学反应，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，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。
金属醇盐是介于无机化合物和有机化合物之间的金属有机化合物的一部分，可用通式M(OR)n来表示。M是价态为n的金属，R代表烷基。
*金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体
*金属氢氧化物M（OH）n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。
*金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂发生化学反应，尤其是含有羟基的试剂。
例如：关于溶胶-凝胶合成法中常用的金属醇盐，以下说法错误的是(D )
A金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体
B金属醇盐可看作是金属氢氧化物M(OH)n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。
C金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂发生化学反应，尤其是含有羟基的试剂。
D 异丙醇铝不属于金属醇盐
溶胶-凝胶合成法的应用
溶胶一凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方面获得重要应用，更广泛用于制备纳米粒子。
溶胶与凝胶结构的主要区别：
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，粒子自由运动，分散的粒子大小在1～1000nm之间，，具有流动性、无固定形状。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，无流动性，有固定形状。
溶胶-凝胶合成法的特点：
（1）能与许多无机试剂及有机试剂兼容，通过各种反应物溶液的混合，很容易获得需要的均相多组分体系。反应过程及凝胶的微观结构都较易控制，大大减少了副反应，从而提高了转化率，即提高了生产效率。
（2）对材料制备所需温度可大幅降低，形成的凝胶均匀、稳定、分散性好，从
而能在较温和条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料等功能材料。
（3）由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶-凝胶过程能在低温下可控制地进行，因此可制备高纯或超纯物质。
（4）溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某些技术如喷射、旋涂、浸拉等加工成各种形状，容易制备出粉末、薄膜、纤维、块体等各种形状的材料。
（5）制品的均匀性好，尤其是多组分制品，其均匀度可达到分子或原子尺度，产品纯度高。
（6）与通常的烧结法相比，合成温度较低。
溶胶一凝胶法也存在某些问题：
通常整个溶胶－凝胶过程所需时间较长（主要指陈化时间），常需要几天或几周；另一方面凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物，并产生收缩。
第三部分水热及溶剂热合成
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、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。
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。
例如水热反应依据反应类型的不同可分为（）
A水热氧化、水热还原B水热沉淀、水热合成C水热水解、水热结晶D 脱水反应、水解反应
?低温水热：100 oC以下；中温水热：100-200 oC ；高温水热：300 oC以上
溶剂热法（Solvothermal Synthesis），是在水热法的基础上发展起来的一种新的材料制备方法，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，如III-V族半导体化合物、氮化物、硫族化合物、新型磷（砷）酸盐分子筛三维骨架结构等。
国内实验室常用于无机合成的简易水热反应釜，釜体和釜盖用不锈钢制造，反应釜体积较小(<100 mL)也可直接在釜体和釜盖设计丝扣,直接相连，以达到较好的密封性能。内衬材料是聚四氟乙烯。采用外加热方式,以烘箱或马弗炉为加热源。由于使用聚四氟乙烯，使用温度应低于聚四氟乙烯的软化温度(250℃)。釜内压力由加热介质产生,可通过装添度在一定范围控制，室温开釜
水热与溶剂热合成的一般工艺：
水热反应根据反应温度可分为低温水热、中温水热和高温水热。
常用的溶剂热合成的溶剂有醇类，N,N-二甲基甲酰胺，四氢呋喃，乙腈和乙二胺等。
对于水热合成，反应温度在300度以上的属于高温水热。
例如对于水热和溶剂热合成，下列说法正确的是（A C）
A 水热与溶剂热合成主要以液相反应为特点
B 水热与溶剂热合成主要以界面扩散为特点
C在溶剂热条件下，有机溶剂是传递压力的介质，同时起到矿化剂的作用。
D 实验室常用的以聚四氟乙烯为内衬材料的水热反应斧，其使用温度应低于500度。
水热合成中水的作用：
在水热合成中水的作用可归纳如下：作为化学组分起化学反应；作为反应和重排促进剂；起溶剂作用；起低熔点物质作用；起压力传递介质作用；提高物质溶解
度作用。
第四部分化学气相沉积
化学气相沉积是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。
CVD设备的心脏，在于其用以进行反应沉积的“反应器”。CVD反应器的种类，依其不同的应用与设计难以尽数。以CVD的操作压力来区分，CVD基本上可以分为常压与低压两种。若以反应器的结构来分类，则可以分为水平式、直立式、直桶式、管状式烘盘式及连续式等。若以反应器器壁的温度控制来评断，也可以分为热壁式（hot wall）与冷壁式（cold wall）两种。若考虑CVD的能量来源及所使用的反应气体种类，我们也可以将CVD反应器进一步划分为等离子增强CVD(plasma enhanced CVD，或PECVD)，TEOS-CVD，及有机金属CVD(metal-organic CVD，MOCVD)等。
冷壁CVD和热壁CVD装置的特点：
热壁式CVD 装置的的特点是使用外置的加热器将整个反应室加热至较高的温度。显然，这时薄膜的沉积位置除了衬底上以外，还有所有被加热到高温、且接触反应气体的所有部分。
冷壁式CVD 装置的特点是它们使用感应加热方式对有一定导电性的样品台进行加热，而反应室壁则由导电性差的材料制成，且由冷却系统冷却至低温。冷壁式装置可减少CVD 产物在容器壁上的沉积。
金属有机化合物（organic metals, MO）指的是有机基团与金属元素结合而形成的化合物，如三甲基铝（TMAl）、三甲基镓（TMGa）、二乙基锌（DEZn）等MOCVD 装置与一般CVD 装置的区别仅在于前者使用的是有机金属化合物作为反应物
使用有机金属化合物的优点在于这类化合物在较低的温度下即呈气态存在，避免了Al、Ga、Zn 等液态金属蒸发过程的复杂性，因而其对工艺的敏感性小，重复性好
化学气相沉积的五个主要的步骤
(a)反应物扩散通过界面边界层；(b)反应物吸附在基片的表面；(c)吸附物之间或者吸附物与气态物质之间的化学沉积反应发生；(d) 吸附物从基体解吸；(e)气体从系统中排出
第五部分自蔓延高温合成（SHS）
自蔓延高温合成：
自蔓延高温合成(Self-Propagating High Temperature Synthesis---SHS)，也称燃烧合成，是一种利用化学反应自身放热使反应持续进行，最终合成所需材料或制品的新技术。任何化学物质的燃烧只要其结果是形成了有实际用途的凝聚态的产品或材料，都可被称为SHS过程。在SHS过程中，参与反应的物质可处于固态、液态或气态，但最终产物一般是固态。
绝热燃烧温度Tad，是指绝热条件下燃烧所能达到的最高温度，即反应放出的热量全部用来加热生成产物。绝热燃烧温度是描述SHS反应特征的最重要的热力学参量。它不仅可以作为判断反应能否自我维持的定性判据，并且还可以对燃烧反应产物的状态进行预测并且可为反应体系的成分设计提供依据。
根据Merzhanov等人提出的经验判据，绝热燃烧温度大于1800K 时，自蔓延燃烧反应才能进行。
SHS一般有如下特点：
?由于燃烧温度高，对杂质有自净化作用，因此产品纯度高
?燃波波传播速度快，生产率高
?无须供能，节约能源
?可获得有独特结构的材料（例如陶瓷内衬钢管）
?工艺设备简单，成本低
SHS反应过程示意图
SHS的技术归为六类：
?SHS粉末：TiC、MoSi2、SiC、SiN、铁氧体…..
?SHS烧结：Ti-Ni、Ti-Co、Ni-Al、Fe-Al 金属间化合物
?SHS致密化：TiC-Al2O3陶瓷刀具
?SHS冶金：铝热剂
?SHS焊接：铝热剂焊接钢轨
?SHS涂层：陶瓷内衬钢管、Fe-Al、钢结硬质合金涂层。
采用离心式自蔓延高温合成法制备陶瓷内衬复合钢管的原理及过程：
采用自蔓延高温合成制备陶瓷内衬复合钢管的反应原理是：
Fe2O3+2Al→2Fe+Al2O3+836KJ/mol；3Fe3O4+8Al→9Fe+4Al2O3+3265KJ/mol
反应物粉料经混合、烘干、点火燃烧后，合成反应就从点火处自发地蔓延开去。反应一开始就形成了反应燃烧波，产生大量的热量，使反应系温度达2000oC以上。在燃烧波前面有预热区，在燃烧波后面有合成区，随着反应的进行，反应波迅速前移，高温合成区和预热区也迅速前移，生成物区不断扩大，反应物区不断缩小，直至反应结束。
离心式自蔓延高温合成制备陶瓷内衬复合钢管的过程：
将Fe2O3（或Fe3O4）和铝粉按一定比例均匀混合装入钢管后，固定在离心机上，待离心机转数达到一定值后将反应物点燃，便发生燃烧反应。放热反应的燃烧温度达2450K，使生成物Al2O3和Fe 瞬时熔化。在离心力的作用下，密度较小的Al2O3分布于钢管内表面，密度较大的铁分布在陶瓷层和钢管之间，并将两者结
合起来，最终形成具有3层结构的陶瓷复合钢管。
采用离心式自蔓延高温合成法制备陶瓷内衬复合钢管，离心力的作用是什么？离心力的作用主要表现在：
（1）有利于Fe和Al2O3分层。在离心力作用下，产物的密度差别越大，越容易分层；离心力越大，分层越彻底。但离心力过大，会影响陶瓷层与铁层之间的结合强度。
（2）有利于提高陶瓷的致密度。在燃烧过程中，由于反应物中水分、低熔点杂质的挥发，产生大量气体，对陶瓷层的性能影响极大。一定离心力的存在，有利于液相产物和气相产物的分离，加快气体的逸出，提高陶瓷层的致密度。
下图是采用重力分离式自蔓延高温合成制备陶瓷内衬复合钢管的示意图，简要叙述该方法制备陶瓷内衬钢管的原理及过程。
将粒度一定的三氧化二铁粉和铝粉按一定比例配制成铝热剂，充分混合并烘干后置于钢管内，点燃钢管上部的反应物料使其发生燃烧反应。由于该燃烧反应的温度达2000 oC以上，使生成物Al2O3和Fe 处于熔融状态，并在钢管未反应物料上部形成熔池。由于熔池中液相铁的密度大于Al2O3熔融陶瓷的密度，因而在重力的作用下，不互溶两相熔体分离，使金属铁沉积于熔池底部，陶瓷Al2O3浮于上部。随着自蔓延反应燃烧波面和反应熔池自上而下的移动和钢管沿径向向外散热冷却，Al2O3陶瓷自上而下在钢管内壁结晶凝固，从而形成了一层厚度在0.8~2.5mm均匀的Al2O3内衬陶瓷层，由于Al2O3内衬陶瓷与钢管在热膨胀系数上存在着较大的差异，使钢管对陶瓷层产生较强烈的机械压迫效应，从而使两者在工作状态下能保持良好的结合而不分层。
第六部分固相合成
固相合成方法：指那些有固态物质参加的反应。也就是说，反应物必须是固态物质的反应，才能称为固态反应。固相反应不使用溶剂，具有高选择性、高产率、工艺过程简单等优点，是人们制备新型固体材料的主要手段之一。
根据反应温度固相合成分为三类：低温固相合成（反应温度<100度）、中温固相合成（100度<反应温度<600度）、高温固相合成（反应温度>600度）。
固相反应包括四个阶段：扩散、反应、成核、生长。
在高温固相合成中，实验室和工业中高温的获得通常有以下几种：电阻炉、感应炉、电弧炉。
对于高温固相合成反应，要考虑以下三个影响其反应速率的因素： 反应物固体的表面积和反应物间的接触面
生成物相的成核速度
相界面间特别是通过生成核的离子扩散速度
计算题用高温固相法制备BaZn2(PO4)2:Eu2+荧光粉，所采用的原料为：BaCO3, NH4H2PO4，Eu2O3，ZnO，试计算配制50克配合料，需要的各种原料的质量(数值保留到小数点后第四位) 。
第七部分微波合成
对于微波合成，当微波作用到物质上时，可能产生电子极化、原子极化、界面极
化以及偶极转向极化，其中偶极转向极化对物质的加热起主要作用。
?实验表明极性分子溶剂吸收微波能而被快速加热，而非极性分子溶剂几乎不
吸收微波能，升温很小。水、醇类、酸类等极性溶剂都在微波作用下被迅速加热，
有些已达到沸腾。有些固体物质能强烈吸收微波能而迅速被加热升温，而有些物
质几乎不吸收微波能，升温幅度很小。
?例：对于微波合成，下列说法不正确的是（）
A 极性分子溶剂吸收微波能而被快速加热
B非极性分子溶剂几乎不吸收微波能，升温很小
C 水能在微波作用下被迅速加热
D醇类溶剂不能在微波作用下被迅速加热
微波合成中，微波加热有哪些特点？
1）加热均匀、温度梯度小，物质在电磁场中因本身介质损耗而引起的体积加热，
可实现分子水平上的搅拌，因此有利于对温度梯度很敏感的反应，如高分子合成
和固化反应的进行2）可对混合物料中的各个组分进行选择性加热，由于物质吸
收微波能的能力取决于自身的介电特性，对于某些同时存在气固界面反应和气相
反应的气固反应，气相反应有可能使选择性减小，而利用微波选择性加热的特性
就可使气相温度不致过高，从而提高反应的选择性。3）无滞后效应，当关闭微
波源后，再无微波能量传向物质，利用这一特性可进行对温度控制要求很高的反
应4）能量利用效率很高，物质升温非常迅速，运用得当可加快物料处理速度，
但若控制不好，也会造成不利影响。
第八部分固体无机发光材料
发光材料一般由基质和激活剂组成。
?基质：作为材料主体的化合物
?激活剂：作为发光中心的少量掺杂离子
?发光是一种宏观现象，但它和材料内部的缺陷结构、能带结构、能量传递等微观性质和过程密切相关。
稀土离子发光特性来源于其电子构型的特殊性，发射与激发主要来源于4f能级
或5d-4f能级间的电子跃迁。
4f n-15d1→4f n（即d-f跃迁）的跃迁发射呈宽带，强度较高，荧光寿命短，发射
光谱随基质组成、结构的改变而发生明显变化。
4f能级是一个未充满的壳层，共有7个轨道，由于该壳层的电子被外层电子所屏蔽，因而形成许多固定的能级。根据洪特规则，每个轨道可以容纳自旋方向相反的两个电子，即从La3+到Lu3+电子依次由0递增到14，4f壳层最多可以容纳14个电子。随着原子序数的变化，4f电子依次填入不同的子轨道，总轨道量子数L，总自旋量子数S，总角动量量子数J和光谱支项2S+1L J （L=0,1,2,3,4,5,6,7,8等分别以S,P,D,F,G,H,I,K,L等表示）也依次改变，形成光谱项和能级的不同排布。因而稀土元素的电子态具有多种多样的能级，4f 电子在不同能级之间的跃迁，产生了丰富的吸收和荧光光谱特征。
?吸收系数随波长（或频率）的变化，叫作吸收光谱。发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带或吸收线。
?反射光谱，就是反射率Rλ随波长（或频率）的变化。
激发光谱是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长（或频率）的变化。发光材料的发射光谱，指的是发光的能量按波长或频率的分布，许多发光材料的发射光谱是连续的宽带谱，分布在很广的范围。
发光：当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰击等的激发后，只要该物质不会因此而发生化学变化，它总要回复到原来的平衡态。在这个过程中，一部分多余的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是光的形式发射出来，该现象就称为发光。
荧光和磷光：历史上人们曾以发光持续时间的长短把发光分为两个过程：把物质在受激发时的发光称为荧光，而把激发停止后的发光称为磷光。一般以持续时间10-8秒为分界。持续时间短于10-8秒的发光称为荧光，而把持续时间长于10-8秒的发光称为磷光。
色温：色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。
低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布集中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯
为3800K；中午阳光为5600K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。对于各种发光现象，可按其被激发的方式进行分类：光致发光、电致发光、阴极射线发光、X射线及高能粒子发光、化学发光和生物发光等。
第九部分金刚石的人工合成
金刚石是典型的原子晶体，立方晶系，每个C原子以sp3杂化与另外的四个C 原子形成共价键，构成正四面体
?金刚石广泛应用于精密仪器、磨料、切割工具、钻探、航天和军事等领域。
?金刚石的导热性很好，在常温下，导热率是铜的5倍，可被用作微波器件
和固体激光器的散热片。
?金刚石电子亲合势小，是理想的场发射阴极材料。
第十部分碳笼原子簇的合成
Cn：n最大可为540，称为碳笼原子簇或富勒烯族。
C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。
C60常用的合成方法有电弧放电合成法、苯火焰燃烧法、高频加热蒸发石墨法。C60在脂肪烃中的溶解度随碳原子数增加而增大。
目前C60常用的分离提纯方法
例：C60常用的分离提纯方法有：（）
A．升华法B.高效液相色谱法C萃取重结晶法D柱色层法E 燃烧法
室温下，C60晶体为立方晶系结构
C70是由25个正六边形和12个正五边形构成的37面体
C60及其衍生物的超导性
研究发现，经过适当的金属掺杂后C60表现出良好的导电性和超导性
第十一部分高温超导体的合成
超导体的两大本质特征是零电阻效应和完全抗磁性
根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。例：下列物质属于高温超导体的是（）
A YBa2Cu3O7-x
B Bi2Ca1Sr2Cu2O x
C Hg
D Nb3Sn
超导体的迈斯纳效应：在磁场中，超导体把磁力线排斥到体外。当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时，磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流，此超导电流形成的磁场，在超导体内部，恰好和磁体的磁场大小相等，方向相反，这两个磁场抵消，使超导体内部的磁感应强度为零。
氧化物陶瓷高温超导体的合成方法
?铊系超导体的合成
?汞系超导体的制备
?烧结法合成YBCO
?YBCO的元素替代
高温超导薄膜制备工艺
?Y系薄膜
?Bi系薄膜
?Tl系薄膜
第十二部分多孔材料的合成
多孔材料的分类：
按照国际纯粹和应用化学协会的规定，按孔直径分类
1.微孔Φ＜2nm
2.介孔2nm≤Φ≤50nm
3.大孔Φ＞50nm
按结构特征分类，多孔材料可以分为三类：1.无定形材料、2.次晶材料、3.晶体材料
常用多孔无机材料的制备方法
（1）沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出来生成多孔材料
（2）水热晶化法，如沸石的制备
（3）热分解法，通过加热除去可挥发组分生成多孔材料
（4）有选择性的溶解掉部分组分
（5）在制造形体（薄膜、片、球块等）过程中生成多孔（二次孔）。
沸石和分子筛的性质：沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂，其结构的规则有序性，决定了其性质的可预测性。沸石不同于其它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性质：
（1）骨架组成的可调变性
（2）非常高的表面积和吸附容量
（3）吸附性质能被控制，可从吸水性到疏水性
（4）酸性或其他活性中心的强度和浓度能被调整
（5）孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸范围之内
（6）孔腔内可以有较强的电场存在
（7）复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、反应物或中间物有形状选择性，避免副反应
（8）阳离子的可交换性
（9）分子筛性质，沸石分离混合物可以基于它们的分子大小、形状、极性、不饱和度等
（10）良好的热稳定性和水热稳定性，多数沸石的热稳定性可超过500℃（11）较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境中有较高的稳定性，而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性
（12）沸石很容易再生，如通过加热或减压除去吸附的分子，离子交换除去阳离子。
沸石具有三维空旷骨架结构，骨架是由硅氧四面SiO44-和铝氧四面体AlO4 5-通过共用氧原子连接而成，它们被统称为TO4四面体（基本结构单元）。所有TO4四面体通过共享氧原子连接成多元环和笼，被称为次级结构单元（SBU）。这些次级结构单元组成沸石的三维骨架结构，骨架中由环组成的孔道是沸石的最主要结构特征。一个骨架结构可以看成是一个或多个次级结构单元连接而成。
1.低硅沸石（Si/Al≤2）
如：A型沸石和X型沸石，广泛用于干燥剂和离子交换剂，A型沸石被广泛用于洗涤剂的添加剂，替代对环境有害的磷酸钠。合成的A型沸石是钠型称为4A 分子筛；钾交换的A型沸石称为3A分子筛；钙交换的A型沸石称为5A分子筛。X型沸石的表面积可达800㎡/ g，水吸附量高达30%。
2.中硅沸石（2＜Si/Al≤5）
3.高硅沸石（Si/Al＞5）
第一章 无机合成定义：研究无机物及其不同物态的合成原理，合成技术，合成方法及对合成产物进行分离、提纯、鉴定、表征的一门学科。 合成方法：包括常规的经典合成方法、极端条件下（超高温、超高压、等离子体、溅射、激光等）的合成方法和特殊合成方法（含电化学合成、光化学合成、微波合成、生物合成等）以及软化学和绿色合成方法。 无机合成VS有机合成方法技术——不同点：（1）无机合成经常采用独特的方法和技术，（2）有机合成主要是分子层次上反应和加工；无机合成主要注重晶体或其他凝聚态结构上的精雕细琢。相同点：方法和技术。 合成对象：典型无机化合物的合成，典型材料的合成，晶体生长等。 第二章气体和溶剂 溶剂效应是指因溶剂而使化学反应速度和化学平衡发生改变的效应 气体除杂净化的方法 1化学除杂—设计原则要求特效型、灵敏性和高的选择性。2气体的分级分离净化—原则是基于气体的沸点、蒸气压等性能的不同。3吸附分离和净化—基于吸附剂对气体混合物中各组分的吸附能力的差异，甚至只有微小的差别，在恒温或恒压条件下，进行快速的吸附-脱附循环，达到分离提纯气体的目的 气体干燥剂分两类：一类是同气体中的水分发生化学反应的干燥剂（P2O5），另一类是可吸附气体中的水分的干燥剂（硅胶、分子筛） 选吸附剂作干燥剂时应考虑的因素 1干燥剂的吸附容量，越大越好；2吸附效率，越快越好；3残留水的蒸汽压，吸附平衡后残留水的蒸汽压越小越好；4干燥剂的再生，越易再生成本越低越好 使用气体要注意安全，即要防毒、防火、防爆 一般说来溶剂分为质子溶剂、质子惰性溶剂、固态高温溶剂。 质子溶剂是能接受或提供质子的溶剂。显著特点是都能自电离，这种自电离是溶剂分子之间的质子传递，也称自递 水是使用最为广泛和廉价的一种质子溶剂。高的介电常数使它成为离子化合物和极性化合物的一种良好溶剂。 质子溶剂的种类：A 液氨B液体氟化C 硫酸D “超酸”溶剂 质子惰性溶剂可简单的分为四类 第一类称惰性溶剂，其基本上不溶剂化不自电离。如Ccl4。第二类称偶极质子惰性溶剂（配位溶剂），即极性高但自电离程度不大的溶剂。如乙腈，二甲基亚砜等。第三类称为两性溶剂。包括那些极性强和能自电离的溶剂。如Brcl3。第四类称无机分子溶剂，不含氢，也不接受质子，几乎不自电离。如SO2,N2O4 固态高温溶剂 a.熔盐第一类为以离子间力成键的化合物，包括像碱金属卤化物这类化合物。第二类包括以共价键为主的化合物 b.金属 选择溶剂的根据反应物的性质；生成物的性质和溶剂的性质。
化学前沿 【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述： 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的 基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面： （一）极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 （二）软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温 和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中 占有一席之地。 （三）缺陷与价态控制 缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化材料 性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此，可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。 （四）计算机辅助合成 计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础上, 应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型, 并进一步建立定向合成的专家决策系统。
第一章物质存在的状态………………………………………………………………2 一、气体 .......................................................................................................... 2 二、液体 .......................................................................................................... 3 ①溶液与蒸汽压 ................................................................................................ 3 ②溶液的沸点升高和凝固点的下降 ................................................................... 3 ③渗透压 .......................................................................................................... 4 ④非电解质稀溶液的依数性 .............................................................................. 4 三、胶体 .......................................................................................................... 4 第二章 化学动力学初步……………………………………………………………5 一、化学反应速率 ............................................................................................ 5 二、化学反应速率理论 ..................................................................................... 6 三、影响化学反应速率的因素 .......................................................................... 6 2、温度 ............................................................................................................ 7 第三章 化学热力学初步……………………………………………………………8 一、热力学定律及基本定律 .............................................................................. 8 二、化学热力学四个重要的状态函数 ................................................................ 9 4、自由能 ....................................................................................................... 10 ①吉布斯自由能 .............................................................................................. 10 ②自由能G ——反应自发性的判据 .................................................................. 11 ③标准摩尔生成自由能θ m f G ? (11)
上海大学2015～2016学年秋季学期研究生课程论文课程名称：现代无机合成课程编号：01SAJ9017 论文题目:Hydrothermal-Electrochemical Synthesis of ZnO Nanorods 作者姓名:刘志学号:15723697成绩: 论文评语: 任课教师签名: 批阅日期:
水热电化学合成ZnO纳米棒 刘志 上海市大场镇上大路99号上海大学理学院摘要 ZnO纳米棒具有本体ZnO材料的性质以及其纳米结构带来的一些特性使得它在传感和光发射等领域有很大潜在应用价值。本文采用SSP(soft solution proeessing)方法中的重要工艺方法—水热电化学法一步制备出ZnO纳米棒,达到了降低材料制造成本、减少环境污染、降低晶体缺陷密度的目的。 本研究首次对水热电化学法制备ZnO纳米棒的反应过程进行了热力学计算。热力学计算得到水热电化学法制备ZnO纳米棒的反应历程为: Zn(NO3)2Zn2++2NO3-(1) NO3-+H2O+2e-NO2-+2OH-(2) Zn2++2OH-Zn(OH)2(3) Zn(OH)2ZnO+H2O 水热电化学法制备的纳米棒的长度大约为4.3um，直径分布在90-150nm。对于是否添加NaOH添加剂以及120-180℃之间不同条件的各组实验样品的形貌、结构以及光致发光性质都进行了表征。在180℃合成的ZnO纳米棒显现出很强的UV 辐射和较弱的缺陷相关可见辐射，紫外-可见辐射之比约为230。这种高质量光学性质主要归功于高温生长导致较高的纳米棒生长速率（4.3um/h）。在热力学上分 相不如ZnO相稳定。因为生长温度在聚合物材料析是因为高温下缺陷相关Zn(OH) 2 承受范围之内，我们的方法提供了一种十分有前景的在灵活的聚合物基体上合成高光电性质的设备的方法。 关键词:水热电化学合成；ZnO；纳米棒；光致发光；PET，三电极体系
无机合成化学课后习题 第一章 1.现代无机合成的内容和方法与旧时代相比有哪些变化？ 2. 为什么说无机合成化学往往是一个国家工业发展水平的 标志？ 3. 为什么说合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界、创造社会财富的最有力的手段？ 4.您能举出几种由p区元素合成的无机材料吗？ 5.为什么从某种意义上讲,合成化学的发展史就是化学的发 展史？ 6.您或您的朋友的研究课题属于无机合成领域吗？如果是，属于哪个热点领域？举例说明。 7. 什么是极端条件下的合成？能否举一例说明。 8. 查阅文献，找出一例绿色合成原理在无机合成化学中的应用。 9. 何谓软化学合成方法？与所谓的“硬化学法”相比有什么 特点？ 10.在研究工作中，您最喜欢利用哪种工具查阅化合物的合成方法 第二章 1. 化学热力学在无机合成中的起着什么样的重要的作用？
2. Bartlett是怎样从吉布斯-亥姆霍兹方程分析，确立稀有气体第一个化合物制备的热力学根据？ 3. Ellingham 图建立的依据是什么？ 4. 查阅Ellingham 图，看MnO被C还原为金属的最低温度是多少？写出该温度下的总反应方程式。 5. 偶合反应在无机合成中应用的原理何在？请举例说明。 6. 10.Pourbaix图(pH-E)的实质是什么？它都有哪些方面的应用？ 第三章 1.温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？ 2.实验室中，获得低温的方法或低温源装置有哪几种？各举 一例。 3.为什么任何碱金属与液氨反应后溶液都具有同一吸收波长 的蓝光？核心物种是什么？如何证明？ 4. 什么是金属陶瓷？有什么特殊性质？用在哪些方面？它们是如何在高温下制备的？ 5. 获得高温有哪些手段？高温合成技术有哪些广泛应用？ 6.何谓高温下的化学转移反应？它主要应用在无机合成的哪些方面？ 7.什么是等离子体超高温合成？它主要有哪些方面的用途？ 8.什么是自蔓延高温合成？该法有什么特点？其关键技术是什么？
无机化学知识点归纳 一、常见物质的组成和结构 1、常见分子（或物质）的形状及键角 （1）形状：V型：H2O、H2S 直线型：CO2、CS2 、C2H2平面三角型：BF3、SO3 三角锥型：NH3正四面体型：CH4、CCl4、白磷、NH4+ 平面结构：C2H4、C6H6 （2）键角：H2O：104.5°；BF3、C2H4、C6H6、石墨：120°白磷：60° NH3：107°18′CH4、CCl4、NH4+、金刚石：109°28′ CO2、CS2、C2H2：180° 2、常见粒子的饱和结构： ①具有氦结构的粒子（2）：H－、He、Li+、Be2+； ②具有氖结构的粒子（2、8）：N3－、O2－、F－、Ne、Na+、Mg2+、Al3+； ③具有氩结构的粒子（2、8、8）：S2－、Cl－、Ar、K+、Ca2+； ④核外电子总数为10的粒子： 阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+； 阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH2－； 分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4 ⑤核外电子总数为18的粒子： 阳离子：K+、Ca 2+； 阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－； 分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4。 3、常见物质的构型： AB2型的化合物（化合价一般为＋2、－1或＋4、－2）：CO2、NO2、SO2、SiO2、CS2、ClO2、CaC2、MgX2、CaX2、BeCl2、BaX2、KO2等 A2B2型的化合物：H2O2、Na2O2、C2H2等 A2B型的化合物：H2O、H2S、Na2O、Na2S、Li2O等 AB型的化合物：CO、NO、HX、NaX、MgO、CaO、MgS、CaS、SiC等 能形成A2B和A2B2型化合物的元素：H、Na与O，其中属于共价化合物（液体）的是H 和O［H2O和H2O2］；属于离子化合物（固体）的是Na和O［Na2O和Na2O2］。 4、常见分子的极性： 常见的非极性分子：CO2、CS2、BF3、CH4、CCl4、、SF6、C2H4、C2H2、C6H6等 常见的极性分子：双原子化合物分子、H2O、H2S、NH3、H2O2、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等5、一些物质的组成特征： （1）不含金属元素的离子化合物：铵盐 （2）含有金属元素的阴离子：MnO4－、AlO2－、Cr2O72－ （3）只含阳离子不含阴离子的物质：金属晶体 二、物质的溶解性规律 1、常见酸、碱、盐的溶解性规律：（限于中学常见范围内，不全面） ①酸：只有硅酸（H2SiO3或原硅酸H4SiO4）难溶，其他均可溶； ②碱：只有NaOH、KOH、Ba(OH)2可溶，Ca(OH)2微溶，其它均难溶。 ③盐：钠盐、钾盐、铵盐、硝酸盐均可溶； 硫酸盐：仅硫酸钡、硫酸铅难溶、硫酸钙、硫酸银微溶，其它均可溶；
第一章概论 1 现代无机合成的内容和方法与旧时代相比有哪些变化？ 答： 2 为什么说无机合成化学往往是一个国家工业发展水平的标志？ 无机合成化学与国民经济的发展息息相关，在国民经济中占有重 要的地位。工业中广泛使用的三酸两破” 业生产中必不可少的化肥、农药，基础建设中使用的水泥、玻璃、陶瓷，涂料工业中使用的大量无机料等无一不与 无机合成有关。这些产品的产量和质量几乎代表着一个国家的工业水平。 3．为什么说合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界、创造社会財富的最有力的手段？ 答：作为化学学科中当之无愧的核 心，合成化学已成为化学家改造世界创造未来最有力的工具。合成化学领域的每 一次进步都会带动产业的一次革命。发展合成化学，不断创造和开发新的物种，不仅是研究结构、性能及其相互关 系，揭示新的规律与原理的基础，也成为推动化学学科与相关学科发展的主要动力。 4 您能举出几种由 p 区元素合成的无机材料吗？ 碳纳米管、 5 为什么从某种意义上讲，合成化学的发展史就是化学的发展史？ 6. 无机合成有哪些热点领域？ （1）特种结构无机材料的制备 （2）软化学合成 （3）极端条件下的合成 （ 4）无机功能材料的制备 （5）特殊聚集态材料的合成 7．什么是极端条件下的合成？能否举一例说明。 极端条件是指极限情况，即超高温、超高压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光等离子体等。 例如，在模拟宇宙空间的情况下，可能合成出没有位错的高纯度品体。 8 查阅文献，找出一例绿色合成原理在无机合成化学中的应用。 9 何谓软化学合成方法？与所谓的“硬化学法”相比有什么特点？ 软化学是相对于硬化学而言的。它是指在较温和条件下实现的化学反应过程。 第二章 低温合成 1 温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？ 温度与物性的关系：对于一般液体来说，随着温度降低，密度会逐渐增加。 物质的第五态就是玻色—爱因斯坦凝聚（ BoSe-EinstemcondenSation ,简称BEQ ,它是科学巨匠爱因斯坦在 多年前预言的一种新物态：预言当原来不同状态的原子在温度足够低时，会突然聚集在一种尽可能低的能量状态， 即处于不同状态的原子 “凝聚”到了同一种状态（一般是基态） 。 2 为什么稀有气体化合物总是在低温或超低温下合成？ 由于稀有气体自身就是在低温下进行分离纯化的，因此它们的一些化合物也是在低温下进行的。 3 实验室中，获得低温的方法或低温源装置有哪几种？各举一例 （ 1）恒温低温浴。低温合成需要的低温源装置可分为制冷浴与相变冷浴。例：干冰啤酒 / 水果 （ 2）制冷产生低温。例：科学研究中使用的大型氦制冷机。 （ 3）低温恒温器。 （4）储存液化气体的装置。①储存液化气体的杜瓦瓶②储存液化气体的钢瓶。 (5) 低温的测量。①蒸气压温度计②低温热电偶③低温电阻温度计 4在Xe 的氟化物制备中，为什么系统要严格地隔绝湿气， 所用仪器、管路应是防爆的，并且要用镍和蒙铜品制作？ ，农 6）特种功能材料的分子设计 7）仿生合成 8）纳米粉体材料的制备 9）组合化学 10）绿色化学。 特点： 1. 不需用高纯金属作原料 2. 制得的合金是有一定颗粒度的粉末，不需在使用时 再磨碎 3. 产品本身具有高活性 4. 产品具有良好的表面性质和优良的吸放氢性能 5. 合成方法简单 6. 有可能降低成本 7. 为废旧储氢合金的回收再生开辟了新途径 80
无机化学（上） 知识点总结 第一章 物质存在的状态 一、气体 1、气体分子运动论的基本理论 ①气体由分子组成，分子之间的距离>>分子直径； ②气体分子处于永恒无规则运动状态； ③气体分子之间相互作用可忽略，除相互碰撞时； ④气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。碰撞时总动能保持不变，没有能量损失。 ⑤分子的平均动能与热力学温度成正比。 2、理想气体状态方程 ①假定前提：a 、分子不占体积；b 、分子间作用力忽略 ②表达式：pV=nRT ；R ≈8.314kPa 2L 2mol 1-2K 1- ③适用条件：温度较高、压力较低使得稀薄气体 ④具体应用：a 、已知三个量，可求第四个； b 、测量气体的分子量：pV=M W RT （n=M W ） c 、已知气体的状态求其密度ρ：pV=M W RT →p=MV WRT →ρMV RT =p 3、混合气体的分压定律 ①混合气体的四个概念 a 、分压：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同体积时的压力； b 、分体积：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同压力时的体积 c 、体积分数：φ= 2 1 v v d 、摩尔分数：xi= 总 n n i ②混合气体的分压定律 a 、定律：混合气体总压力等于组分气体压力之和； 某组分气体压力的大小和它在混合气体中体积分数或摩尔数成正比 b 、适用范围：理想气体及可以看作理想气体的实际气体 c 、应用：已知分压求总压或由总压和体积分数或摩尔分数求分压、 4、气体扩散定律 ①定律：T 、p 相同时，各种不同气体的扩散速率与气体密度的平方根成反比： 2 1 u u =21p p =2 1 M M (p 表示密度) ②用途：a 、测定气体的相对分子质量；b 、同位素分离 二、液体
第一部分无机合成的基础知识 知识点：溶剂的作用与分类 例如：根据溶剂分子中所含的化学基团，溶剂可以分为水系溶剂和氨系溶剂根据溶剂亲质子性能的不同，可将溶剂分为碱性溶剂、酸性溶剂、两性溶剂和质子惰性溶剂。 例如：丙酮属于（）溶剂：A 氨系溶剂 B 水系溶剂 C 酸性溶剂 D 无机溶剂 进行无机合成，选择溶剂应遵循的原则： （1）使反应物在溶剂中充分溶解，形成均相溶液。 （2）反应产物不能同溶剂作用 （3）使副反应最少 （4）溶剂与产物易于分离 （5）溶剂的纯度要高、粘度要小、挥发要低、易于回收、价廉、安全等 试剂的等级及危险品的管理方法 例如酒精属于（） A 一级易燃液体试剂B二级易燃液体试剂C三级易燃液体试剂D四级易燃液体试剂 真空的基本概念和获得真空的方法 低温的获得及测量 高温的获得及测量 第二部分溶胶-凝胶合成 溶胶－凝胶法：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/醇解、缩聚化学反应，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，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。 金属醇盐是介于无机化合物和有机化合物之间的金属有机化合物的一部分，可用通式M(OR)n来表示。M是价态为n的金属，R代表烷基。 *金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体 *金属氢氧化物M（OH）n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。 *金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂发生化学反应，尤其是含有羟基
的试剂。 例如：关于溶胶-凝胶合成法中常用的金属醇盐，以下说法错误的是(D ) A金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体 B金属醇盐可看作是金属氢氧化物M(OH)n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。 C金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂发生化学反应，尤其是含有羟基的试剂。 D 异丙醇铝不属于金属醇盐 溶胶-凝胶合成法的应用 溶胶一凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方面获得重要应用，更广泛用于制备纳米粒子。 溶胶与凝胶结构的主要区别： 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，粒子自由运动，分散的粒子大小在1～1000nm之间，，具有流动性、无固定形状。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，无流动性，有固定形状。 溶胶-凝胶合成法的特点： （1）能与许多无机试剂及有机试剂兼容，通过各种反应物溶液的混合，很容易获得需要的均相多组分体系。反应过程及凝胶的微观结构都较易控制，大大减少了副反应，从而提高了转化率，即提高了生产效率。 （2）对材料制备所需温度可大幅降低，形成的凝胶均匀、稳定、分散性好，从而能在较温和条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料等功能材料。 （3）由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶-凝胶过程能在低温下可控制地进行，因此可制备高纯或超纯物质。 （4）溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某些技术如喷射、旋涂、浸拉等加工成各种形状，容易制备出粉末、薄膜、纤维、块体等各种形状的材料。 （5）制品的均匀性好，尤其是多组分制品，其均匀度可达到分子或原子尺度，产品纯度高。
现代无机合成技术 姓名：杨芳芳 学号： 141320133 所属学院：化学学院 专业：物理化学 班级：化学2班 导师：王野 2015 年1 月5 日
纳米TiO2的性能、应用及其制备方法综述 摘要：纳米TiO2具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能，在光催化剂、化妆品、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、气敏传感器件等方面具有广阔的应用前景。同时它也是一种新型的无机功能材料，显示出很多传统二氧化钛所不具备的奇异的性能，在光电转换和光催化方面有广阔的应用前景，其制备以及应用已经成为材料研究的热点之一。本文对有关纳米TiO2的性能、应用及制备方法研究进行了综述。 关键字：纳米TiO2、性能、应用、制备 一、简介： 纳米二氧化钛：亦称纳米钛白粉。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效，可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。 二、分类： ①、按照晶型可分为:金红石型纳米钛白粉和锐钛型纳米钛白粉。 ②、按照其表面特性可分为:亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉。 ③、按照外观来分有，粉体和液体之分，粉体一般都是白色液体有白色和半透明状。 三、纳米TiO2的性能 纳米TiO2除了具有与普通纳米材料一样的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等外，还具有其特殊的性质，尤其是催化性能。 3.1基本物化特性 纳米TiO2有金红石、锐钛矿和板钛矿3种晶型。金红石和锐钛矿属四方晶系，板钛矿属正交晶系，一般情况下，板钛矿在650℃转变为锐钛矿，锐钛矿915℃转变为金红石，结构转变温度与TiO2颗粒大小、含杂质及其制备方法有关，颗粒愈小，转变温度愈低，锐钛型纳米TiO2向金红石型转变的温度为600℃或低于此温度，纳米TiO2化学性能稳定，常温下几乎不与其它化合物反应，不溶于水、稀酸，微溶于碱和热硝酸，不与空气中CO2、SO2、O2等反应，具有生物惰性和
无机合成参考题
无机合成化学参考题 1.进行无机合成时，选择溶剂应遵循什么样的原则？ 答：有利于反应进行 对人毒性较小 对环境污染小 不是很贵 2.分子筛可以用于纯化与催化反应的原理是什么？ 答：原理：分子筛中有均匀的空隙结构当物质大小与分子筛空隙大小相近时就会透过分子筛进而阻挡一部分物质，达到纯化的目的。分子筛中有许许多多的空腔，空腔内又有许多直径相同的微孔相连，这些微孔能将极性不同，沸点不同，饱和程度不同的分子分离开来就可以达到纯化的作用。 分子筛经过质子交换处理后，表面具有丰富的质子酸位，可以在酸催化反应中可以提供很高的催化活性，其孔道结构形成选择性也可催化炼油反应。 3.以1 : 1摩尔比的MgO和Al2O3的混合物反应生成尖晶石为例来讨论固体反 应过程的影响因素。并解释为什么在实际实验中反应生成两界面以1 : 2.7的比例移动？ 4.精细陶瓷与传统陶瓷有什么区别？ 答：原料：前者使用粘土为主要原料，后者则使用可以在化学组成、形态、粒度和分布精确控制的氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等为主要原料。 成分：前者由粘土产地决定，后者因为是纯化合物由人工配比决定。 定制工艺：前者主要是手工来制坯，上釉工艺，以炉窑来生产，后者主要用等静压，注射成型和气相沉积来获得相对精确的和较大密度的坯体，以真空烧结等先进烧结手段。 性能：前者主要用来观赏，生活使用，后者则具有高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能
在高温机械等领域得到广泛的应用。 5.什么叫水热与溶剂热合成，影响水热反应的因素有哪些？ 答：概念：水热与溶剂热合成指在一定温度下（100—1000°C）和压强 （1-100MPa）条件下利用溶液中物质化学反应来合成材料，重点研究高温和密闭或高压条件下溶液中的化学行为与规律一般在特定类型的密闭容器活高压釜中进行的一类有效的合成方法。 影响因素：溶液中的溶剂种类，如水或者非水 反应物本身性质 温度一般是较低温度 压力，pH等 反应时间，添加剂， 6.溶胶—凝胶合成的原理是什么？该合成方法有哪些特点？ 答：原理：一般以无机物或者金属醇盐做前驱体，在液相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，溶胶经过陈化，胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，形成凝胶，再经过干燥，烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 特点：优点：因为起始原料首先被分散在溶剂中形成低粘度溶液所以可以均匀混合得到均匀的材料 所制备的原料具有较高的纯度 材料组成组分较好控制 反应时温度比较低 具有流变特性 可以控制孔隙度 缺点：原料成本较高 存在残留小空洞 较长反应时间 有机溶剂对人有一定的危害性 7.离子液体的含义，与传统溶剂相比有哪些优点？
第一章习题： 1.现代无机合成的内容和方法与旧时代相比有哪些变化？ 2.为什么说无机合成化学往往是一个国家工业发展水平的标志？ 3.为什么说合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界、创造社会财富的最有力的手段？ 4.您能举出几种由p区元素合成的无机材料吗？ 5.为什么从某种意义上讲，合成化学的发展史就是化学的发展史？ 6.您或您的朋友的研究课题属于无机合成领域？如果是，属于哪个热点领域？举例说。 7. 什么是极端条件下的合成？能否举一例说明。 8. 查阅文献，找出一例绿色合成原理在无机合成化学中的应用。 9. 何谓软化学合成方法？与所谓的“硬化学法”相比有什么特点？ 10.在研究工作中，您最喜欢利用哪种工具查阅化合物的合成方法？ 第二章习题： 1.化学热力学在无机合成中的起着什么样的重要的作用？ 2. Bartlett是怎样从吉布斯-亥姆霍兹方程分，确立稀有气体第一个化合物制备的热力学根据？ 3.Ellingham 图建立的依据是什么？ 4. 查阅Ellingham 图，看MnO被C还原为金属的最低温度是多少？写出该温度下的总反应方程式。 5. 偶合反应在无机合成中应用的原理何在？请举例说明。 6. 10.Pourbaix图(pH-E)的实质是什么？它都有哪些方面的应用？ 第三章习题： 1.温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？ 2.实验室中，获得低温的方法或低温源装置有哪几种？各举一例。 3.为什么任何碱金属与液氨反应后溶液都具有同一吸收波长的蓝光？核心物种是什么？如何证明？ 4. 什么是金属陶瓷？有什么特殊性质？用在哪些方面？它们是如何在高温下制备的？ 5. 获得高温有哪些手段？高温合成技术有哪些广泛应用？ 6.何谓高温下的化学转移反应？它主要应用在无机合成的哪些方面？ 7.什么是等离子体超高温合成？它主要有哪些方面的用途？ 8.什么是自蔓延高温合成？该法有什么特点？其关键技术是什么？ 9.从物理化学原理说明高温高压合成的机理。 10.什么是超导体？超导体具有什么突出的性质？哪些元素是超导元素？ 第四章习题 1.什么是水热-溶剂热合成？该法有什么特点？有无不足？ 2. 水热-溶剂热合成都有哪些反应类型？ 3. 影响水热-溶剂热合成的因素有哪些？ 4. 水热-溶剂热合成有哪些具体应用？ 5.什么是“空气敏感化合物”？无水无氧操作主要应用在哪些方面？ 6.无水无氧操作有哪几种具体技术？相比各有什么特点？ 7.何谓电解合成？无机化合物的电解合成有哪些其他合成方法所不及的优点？ 8.有哪些电解条件影响理想的电解合成？ 9.电解合成技术有哪些广泛应用？ 第五章：
当代无机化学研究前沿与进展 【摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 【关键词】:无机化学；研究前沿；研究进展 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述： 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面： （一）极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 （二）软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”, 正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。
1.高温合成（怎么获得高温，电阻发热材料有哪些，测量高温仪器，使用电阻发热体注意事项？） ①高温获得的方法电阻炉是最常用的加热炉，优点是设备简单、温度控制精确 ②几种重要的电阻发热材料 a.石墨发热体：在真空下可以获得相当高的温度（2500℃），但吸附、和周围气体结合形成挥发性物质，使加热物质污染，石墨本身在使用中损耗。b.金属发热体：在真空和还原性气氛下，钽、钨、钼适用产生高温（1650~1700℃）。在惰性气氛下钨管的工作温度可达3200℃。c.氧化物发热体：氧化物发热体是最理想的加热材料，但存在发热体和通电导线连接问题。 ③使用电阻发热体注意事项根据不同的需要选择发热体、数目设计电阻炉；氧化物发热体的电阻温度系数是负的；若各发热体并联使用，其中的发热体电阻值不同，电阻稍低的发热体会产生更多热量，被烧毁。因此，每个发热体尽量分开使用。例如：高温箱式电阻炉、碳化硅电炉、碳管炉、钨管炉、感应炉、电弧炉④测温仪表的主要类型：接触式：膨胀式温度计：液体、固体；压力表式温度计：充液体、冲气体；热电阻式：铂热、铜热、半导体热敏；热电偶：铂铑－铂、镍铬－镍硅（镍铝）、镍铬－康铜；非接触式：光学高温计、辐射高温计、比色高温计 ⑤热电偶高温计优缺点及注意事项 热电偶高温计：①体积小、重量轻、结构简单、易装配维护、使用方便②热惰性很小、热感度良好③可与被测量物体直接接触，不受环境介质影响，误差可控制在预期范围内④测量范围较广2000℃左右⑤测量信号可远距离传送，能自动记录和集中管理⑥注意环境气氛⑦避免侵蚀、污染和电磁干扰⑧不能在较高温度环境中长时间工作 光学高温计：①利用受热体的单波辐射强度随温度升高而增加原理进行高温测量。 ②不须与被测物质接触，不影响被测物质的温度场③测量温度高，范围广，７００～６０００℃④精确度高，±１０℃⑤使用简便、测量迅速 ⑥还原剂的选择:根据G-T图选择还原能力强的金属；容易处理；不能和生成的金属形成合金；可以制得高纯度金属；副产物容易和制备的金属分离；成本尽可能低 2.高温下的固相反应 固相反应的机制和特点：该反应从热力学角度讲完全可以进行，但实际上在１２００℃下几乎不能进行，在１５００℃下反应须数天才能完成。 影响该反应的主要因素①反应物固体表面积和反应物间接触面积②生成物相的成核速率③相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速率 固相反应合成的几个问题①反应物固体的表面积和接触面积②固体反应物的反应性③固相反应产物的性质 3.低温合成与分离 低温测量：低温热电偶、电阻温度计、蒸汽压温度计
无机合成化学基本题库 一、问答题 1.溶剂有哪些类型质子溶剂有什么特点质子惰性溶剂分为几类举例说明 2.什么叫拉平效应和区分效应 3.化学气相沉积法有哪些反应类型该法对反应体系有什么要求在热解反应中，用金属烷基 化物和金属烷氧基化物作为源物质时，得到的沉积层分别为什么物质如何解释 4.写出制备光导纤维预制棒的主要反应和方法。反应体系的尾气如何处理在管内沉积法和 管外沉积法中添加剂的顺序有什么不同 5.化学输运反应的平衡常数有什么特点为什么试以热力学分析化学输运反应的原理。 6.用氢还原氧化物的特点是什么在氢还原法制钨的第三阶段中，温度高于1200℃时反应 会发生什么变化 7.低温分离的方法有哪些在什么情况下用低温化学分离法其主要特点是什么用什么方法 分离O2和CO在分级冷凝中如何选择冷肼简述液氨中的合成反应。 8.低温下稀有气体化合物的合成方法有哪些在低温水解合成XeO3时，应选择XeF4还是 XeF6作源物质为什么合成KrF2的反应机理是什么有哪些因素影响KrF2的量子产率 9.分别叙述先驱物法和溶胶-凝胶法的定义和特点。在何种情况下不宜用先驱物法 10.说明光化学反应的原理和配位化合物光化学合成的类型。 11.试解释吸收、荧光、磷光、内部转换和系间窜跃的意义。 12.从溶液中生长晶体有哪些方法电解溶剂法和溶液蒸发法有何区别和共同之处 13.理想晶体为什么是无色透明的 14.什么叫模板反应举例说明。 15.试述局部化学反应的意义和类型。 16.什么叫水热合成法按反应温度可分几类水热合成法有哪些优点和应用前景?高温高压下 水热反应有哪些特征说明用水热法合成水晶的必然性。 17.某氯碱厂用隔膜槽电解食盐水，每个电解槽通过电流10 000A，问理论上每个电解槽每 天可生产多少氯、氢和氢氧化钠设阳极的电流效率为97%，问实际上每天产氯多少18.在上题中若槽电压为3.8V，则每个槽每天消耗的能量为多少焦耳相当于多少度电能生 产1t氯消耗多少度电能 19.简述自蔓延高温合成的意义和类型。 20.无机合成中如何应用等离子体 21.采用直流等离子体化学沉积法合成金刚石时，往往会有石墨析出。若在原料气中引入一 定比例的氢气，则可以在很大程度上抑制石墨的析出。氢的作用机理是什么 22.什么叫溅射合成法溅射合成法有哪些应用 23.试述凝胶法生长晶体的基本原理，凝胶的作用是什么 24.用水热法制备二氧化硅单晶的原理是什么写出其反应式和反应条件。 25.简述SPS烧结法的原理与特点。 26.解释纳米粒子吸收光谱蓝移和红移的原因。 27.何谓非晶态材料其结构特征有哪些 28.制备非晶态材料有哪些方法 29.何谓色心其形成机理是什么 30.色心有哪些制法其显色原理是什么 31.氧化锌在加热分解时会产生哪些缺陷，写出其缺陷反应式，它是n型还是p型半导体 32.掺杂有Sm3+离子的CdF2晶体是无色的绝缘体，为什么在500℃的镉蒸汽中加热几分钟
（4）F-+HSO3-=SO32-+HF 2、解释下列现象 （1）AgI2-和I3-是稳定的，而AgF2-和I2F-不存在？ （2）BH3CO稳定存在而BF3CO不能形成？ 3—6 有效原子序数（EAN）规则（Effective atomic number） 一、概念 1927年英国化学家西奇维克提出，是指中心原子的电子数和配体给予中心原子的电子数之和。即中心原子形成稳定配合物的EAN应等于紧跟它后面的惰性原子的序数。主要用于羰基及其它非经典配合物结构中。如：[Cr(CO)6]→24e-+12e-=36e- [Fe(CO)5] →26e-+10e-=36e-→Kr(氪) -36e- [Co(NH3)6]3+→24e-+12e-=36e- 对于中心原子三偶数电子的，可直接形成羰基配合物，而一般中心原子为奇数电子的羰基配合物多不稳定，（不能满足EAN），所以它们容易氧化，还原或聚和成多核配合物，以符合EAN要求，如V为23e-，在形成V(CO)6的总电子数为35，它不稳定，易被还原成[V(CO)6]-。而V(CO)6+Na→Na++[V(CO)6]- 又如具有奇电子数的Mn(0),Co(0),它们的羰基配合物以二聚体Mn2(CO)10,Co2(CO)8或混合形式[Mn(CO)5Cl]和[HCo(CO)4]存在，它们的结构，有效原子序数计算如下图： 二、常见配体提供电子数的计算 1、NO：一氧化氮分子虽不是有机配体，但与CO十分类似。能理解成NO+，与CO有相当数目的电子（等电子体）。NO参加配体是以三电子成键，因而许多有亚硝酰作配体的配合物能符合EAN法则。如： [Co(CO)3NO]→27+6+3=36e- [Fe(CO)2(NO)2] →26e-+4e-+6e-=36e- [Mn(CO)(NO)3] →25+2+9=36e-[Cr(NO)4] →24+12=36e- 2、烷基与金属形成σ键，按单电子计算。对不饱和的碳氢分子或离子可按参加配位双键的π电子数目计算。如：[Mn(CO)5(C2H4)]+=25e-+2e-+10e--e-=36e- [Cr(C6H4)2]=24e-+2×6e-=36e- [Fe(C4H6)(CO)3]=26e-+4e-+6e-=6e- 3、环戊二烯基和羰基的混合配合物：环戊二烯基作为5个e-，如： [Mn(CO)3(C5H5)]=25+6+5=36e- [Co(CO)2(C5H5)]=27+4+5=36e- [V(CO)4(C5H5)]=23+8+5=36e- EAN法则的另一种说法是18e-规则。而中心原子内层电子不予考虑，只考虑外层和次外层的电子（即价电子），中心原子价电子数加上配体给予的电子数目总和等于18e-时，则形成稳定的配合物。一些过渡元素不成键的内层电子数也是18。 为16的配合物。 三、应用： 练习1: 运用EAN规则判断下列金属羰基配合物是否存在？若存在，计算n值，并画出空间结构示意图。 ACr(CO)n BMn(CO)n CNi(CO)n DFe2(CO)n 练习2：利用EAN规则完成下列反应： 1Re2O7+CO→ 2Fe(CO)5+NO→