[材料制备复习题.docVIP

第一章 溶胶－凝胶合成 1、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。 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，凝胶中分散相的含量很低，一般在1％～3％之间。 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，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、干燥中的关键技术： 防止开裂（块状或薄膜） （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。 凝胶尺寸越厚越易开裂。在制备尺寸较大的块体材料应特别注意。 5、如何防止开裂： （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。采用超临界干燥是受到推崇的有效方法。 （4）控制干燥的化学添加剂DCCA的应用 6、PH值对水解缩聚速率的影响： 7、在酸催化条件下，TEOS的水解属亲电子反应机理： 首先，TEOS的一个Si一OR基团迅速质子化，造成Si原子上的电子云向该一OR基团偏移而呈亲电性，易受水分子的进攻。水分子从另一侧进攻Si原子，H2O分子上的电子云向Si偏移而带一正电荷，此时Si原子电子云继续向质子化一OR基团偏移造成该Si一OR键减弱进而脱离，这样一个OH一基团便取代了一OR基团。 8、在碱催化条件下，TEOS的水解属于亲核反应机理： 体系中的氢氧根离子首先进攻硅原子，使硅原子带负电性并导致其电子云向另一侧的一OR基团偏移，使该基团Si－OR键减弱并最终断裂，完成一OR基团被OH一基团的置换。 9、固化处理包括：干燥和热处理。 第二章 水热与溶剂热合成 1、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。 2、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， 3、水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型： （1）“均匀溶液饱和析出”机制；（2）“溶解-结晶”机制；（3）“原位结晶”机制。 4、将水热条件下纳米晶粒的形成过程可分为三个阶段： （1）生长基元与晶核的形成。（2）生长基元在固-液生长界面上的吸附与运动。（3）生长基元在界面上的结晶或脱附 5、高压釜：是进行高温高压水热与溶剂热合成的基本设备；高压容器一般用特种不锈钢制成,釜内衬有化学惰性材料，如Pt、Au等贵金属和聚四氟乙烯等耐酸碱材料。 6、水热与溶剂热合成的介质选择：（1）相似相容原理。（2）溶剂化能和Born方程式。 第三章 化学气相沉积 1、化学气相沉积：乃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。 2、CVD技术的反应原理 CVD是一种材料表面改性技术。它利用气相间的反应，在不改变基体材料的成分和不削弱的基体材料的强度条件下，赋予材料表面一些特殊的性能。CVD是建立在化学反应基础上的，要制备特定性能材料首先要选定一个合理的沉积反应。用于CVD技术的通常有如下所述五种反应类型。 3、CVD技术的热动力学原理——热力学 化学气相沉积是把含有构成薄膜元素的气态反应剂的蒸汽及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应，并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。 不同物质状态的边界层对CVD沉积至关重要。 4、边界层：就是流体及物体表面因流速、浓度、温度差距所形