高等无机合成方法讲义.ppt

高等无机材料合成方法;着重介绍有代表性的无机新材料的合成技术。 所涉及的内容主要包括： 1．无机合成化学概述 2．无机合成化学基本理论 2．特种条件下无机合成反应 3．水热-溶剂热合成技术 4．几类重要的无机功能材料的制备 ;第1章 无机合成化学概述;如19世纪染料工业的开创； 20世纪中叶因高分子的合成，推动了非金属合成材料工业的建立； 上个世纪的50年代，无机固体造孔合成技术的进步直接导致了系列分子筛催化材料的开发，大大促进了石油加工和石化工业的革命性发展； 本世纪初正在蓬勃发展的纳米材料的合成和组装技术也必将加快高新技术材料和相关产业的发展。;随着新兴学科和高技术的蓬勃发展，作为合成化学中不可忽缺的组成部分，无机合成化学不仅是无机化学学科的一个重要分支，其与新材料的结合也成为当前无机化学领域必威体育精装版的发展方向之一。 无机合成化学的目标是获得不同用途的无机材料，而无机材料的使用自古以来就是人类文明进步和时代划分的标志。;高纯度半导体?计算机和现代通信； 高强度、耐高温结构材料?航空航天工业 不论是炼丹术，火药、陶瓷的发明、金属的冶炼，还是高温超导材料、生物陶瓷、超硬材料以及信息与能源转换材料的合成及其应用都是无机合成化学的重要成就。;毫无疑问，无机合成化学对人类社会的发展起着重要的促进作用，还将继续为人类社会的可持续发展发挥出卓越的贡献。如：;人类社会的存在和发展是与能源密不可分的。然而地球上储存的矿物能源已越来越少，尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶，可供开采时间≤95年。在2050年前，世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间，煤炭也将消耗殆尽，矿物燃料供应枯竭。; 面对能源危机，采取开源节流战略，即一方面节约能源，提高现有能源的利用率；另一方面开发新能源。这两方面都对材料提出了要求。如为了提高热效率需要有耐高温、机械性能良好的结构材料和隔热性好的保温材料。 目前正在研究开发的新能源有磁流体发电、地热、潮汐发电、风力发电、太阳能和核能的利用、燃料电池等。;如：磁流体发电需有特殊的导体材料作电极； 地热、潮汐发电需要有耐冲刷、抗腐蚀性良好的结构材料； 太阳能转换成电能、热能，需要有廉价的转换效率高的光电或光热转化材料，还需要有制取太阳能电池和经久耐用、便于制造、性能稳定的反射材料和选择性涂层材料，以便有效地集聚光能； 核能需要有好的控制核反应的控制材料和防止核辐射的结构材料； 燃料电池需要解决固体电解质材料问题。 为有效地储存能源还要有性能良好的电池材料和储氢材料等。 ;空间科技的发展，创造了巨大的物质和精神财富。如卫星作为传递信息的枢纽，联结世界各地，引起了通信体制的根本改变。2/3的国际电话业务和几乎全部洲际电视转播业务，均由国际通信卫星承担，每年营业额高达20亿美元。通过各类应用卫星进行侦察、预警、导航、广播、考察、预报、测绘等，可以获得巨大的军事价值和经济效益。 空间科技的发展离不开火箭、人造卫星、飞船等航天器。这些航天器又是由各种功能材料建造的。由于航天航空的特殊环境，制造航天器用的材料，常需要有各种特殊的性能。;如火箭燃料燃烧时，其喷嘴温度超过4000℃，并有腐蚀性。燃烧室内的压力高达20MPa，因此燃烧喷嘴要用隔热性好，比热容、潜热大的耐高温烧蚀材料制成；宇宙飞船或航天飞机在返回地球时，大气层与航天器间的摩擦作用使航天器表面温度达到2000℃左右。一般的高温材料已不能承受，因此常用隔热陶瓷片加以保护。; 20世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命； 随后的70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术的迅速发展，使人类进入了信息时代。 现在以半导体材料和器件为基础的微电子技术，不仅对现代工业、国防、科学技术等产生巨大的影响，而且对人类日常生活的方方面面都有着深远的影响。;微电子技术的基础：;微电子技术还需要高频绝缘材料、荧光材料、场致发光材料和衬底用材料等，几乎都属于新型无机材料之类，也是无机合成化学的研究对象。 固体电子器件向小型化、高速化、复合化和高可靠性发展，及满足大规模集成电路的要求，对材料的无机合成技术也提出了更高的要求。 迅猛发展的纳米材料合成技术会对微电子技术的发展起着巨大的促进作用。;光电子技术;20世纪60年代初出现的硅单晶给电子学带来了划时代的变革，使电子技术从真空电子时代进入固体微电子时代。;GaAs单晶的出现，使电子器件的工作频率扩展到了微波和毫米波段，促进了现代通讯技术的发展，并以其优良的光电特性开创了光电子时代。 InP材料的出现以其高的电子迁移率和高的响应频率使得在同一芯片上实现光电集成成为可能，为光电子技术打下了基础