无机合成方法小结.ppt

2 化学转移反应 1.通过形成中间价态化合物的转移 2.利用挥发性氯化物的金属转移 反应影响因素: 温度； 反应时间； 传输剂的种类、用量； 反应气氛、气压，等等。 第二章 低热固相合成 固相反应的分类： 高温（热）反应：600℃以上 中温（热）反应：100 – 600℃ 低温（热）反应：100℃以下的反应 第三章 低温合成与分离 低温分级冷凝：使气体混合物通过不同低温的冷阱，由于气体的沸点不同，分别冷凝在不同低温的冷阱内，达到分离目的。 低温分级真空蒸发：用泵将易挥发物质抽出之后，混合物中难挥发物质基本上不蒸发，从而达到分离目的 低温吸附分离：利用吸附剂孔径对吸附量的影响实现选择性吸附，达到分离的目的。 * 4.2 水热与溶剂热体系的成核及晶体生长 成核过程的一般规律： 成核速率随体系过饱和程度增加而增加； 成核存在一个诱导期； 组成的微小变化可以引起诱导期的显著变化； 成核反应的发生与体系的早期状态有关。 * 晶化动力学 非自发成核体系——有籽晶体系： 沉积速率随过饱和程度增加，搅拌会加速沉积； 各个晶面上生长速率不同，与晶面指数相关； 各个晶面间的生长速率差异倾向于消失； 有缺陷的表面生长更快； 特定表面上无缺陷生长的最大速率随表面积增加而降低。 自发成核体系——无籽晶体系： 必须经历成核过程。 * 有机膜与无机膜的性能差异 有机膜 无机膜 有机/无机杂化膜 优点 柔韧性良好，透气性好，密度低 强度高、耐腐蚀、耐高温、化学稳定性好 在有机网络中引入无机质点，改善网络结构，增强膜的机械性能，提高耐热性，改善和修饰孔的结构和分布，调节孔隙率，调整亲水－疏水平衡，提高膜的渗透性和分离选择性 缺点 耐蚀性、耐热性、化学稳定性较差 脆性较大，不易加工 * 4.5 超临界体系 超临界水（Supercritical Water，SCW）：水处于超临界点（374℃，22.1MPa）以上的状态，为可压缩的流体，密度接近于液体，粘度接近于气体，扩散系数约为液体的100倍——既有液体的溶解性，又有气体的传递性。 性质：以超临界点为界限，水的密度、介电常数、电离常数、粘度、扩散系数等等都会发生剧变，成为一种非极性溶剂，能够溶解许多有机物，并可以氧化处理有机废物。 优势：在超临界水热合成中，可以通过调节温度和压力，很方便地控制产物形态和粒径。 * H2O / CO2超临界相图 水的超临界条件：温度高于374℃，压力大于22.1MPa； 优点：极化度可控； 缺点：腐蚀反应器。 CO2的超临界条件：温度高于31℃，压力大于7.38MPa。 优点：操作条件温和； 缺点：不能溶解非极性物。 * 超临界体系的反应特点 超临界水的性质： 完全溶解有机物； 完全溶解空气或氧气； 完全溶解气相反应的产物； 对无机物溶解度较低。 O2、CO2、甲烷、其它烷烃可以完全溶解于超临界水并发生燃烧反应 * 超临界水氧化技术 超临界水氧化（Supercritical Water Oxidation，SCWO）技术（Medoll，MIT，1982年）：是一种能够将有机物结构完全彻底破坏的深度氧化技术，可用于有机废物处理，最终排放物是CO2、H2O、N2等小分子无机物，没有二次污染。具有清洁、无污染、对环境友好等特点。 应用：火箭燃料残渣，核废料，化学武器残留物，爆炸物，聚合物降解，易挥发酸，工业废料，生活垃圾等方面的环境无害化处理。 * 4.6 水热与溶剂热合成技术 高压容器的设计与制造： 对材料的要求 —— 机械强度大，耐高温，耐腐蚀，易加工； 对设计的要求 —— 结构简单，便于操作，密封严格，安全可靠。 * 合成程序 选择反应物料 —— 确定反应物配方 —— 配料序摸索，混料搅拌 —— 装釜，封釜 —— 确定反应条件（温度、压力、时间等等）—— 冷却 —— 开釜 —— 过滤干燥 —— 分析判定。 * 第五章 无机材料的高压合成与制备 动态高压合成法（冲击波合成法 / 爆炸合成法）：利用爆炸等方法产生的冲击波，在物质中引起瞬间的高压高温来合成目标产物。 静高压高温合成法： 超高压激光加热合成法：微型金刚石对顶砧高压装置配合激光直接加热。压力 100 GPa，温度 (2 ~ 5)×103 K； 静高压高温（大腔体）合成法：使用大尺寸的腔体和高压设备进行。 * 晶种法HPHT 普通HPHT法目前只能生产小颗粒金刚石产品，大颗粒金刚石单晶依靠晶种法。 晶种法：在高压（6 GPa）和高温（1800 K）下保持数昼夜使晶种长大，粒度可以达到毫米尺度，重达几个克拉。 HPHT方法的不足： 长时间保持高压高温使得生产成本昂贵，设备要求苛刻； 由于使用催化剂使得合成的金刚石含有微量金属杂质； 目前粒度只能达到几个毫米，有待进一