無機(jī)材料第二章合成氣相固相-資料下載頁
2025-05-02 08:23本頁面
【正文】 固相反應(yīng)的步驟 (1) 反應(yīng)物擴(kuò)散到界面 (2) 在界面上進(jìn)行反應(yīng) (3) 產(chǎn)物層增厚 Page 46 影響固相反應(yīng)的因素 一、反應(yīng)物化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)的影響 反應(yīng)物結(jié)構(gòu)狀態(tài)質(zhì)點(diǎn)間的化學(xué)鍵性質(zhì)、各種缺陷的多少都會(huì)影響反應(yīng)速率。 實(shí)際：利用多晶轉(zhuǎn)變、熱分解、脫水反應(yīng)，等過程引起晶格效應(yīng)來提高生產(chǎn)效率。 如： Al2O3+CoO → CoAl2O4 常用輕燒 Al2O3而不用較高溫度死燒 Al2O3作原料， 原因?yàn)檩p燒 Al2O3中有 ? Al2O3 ? Al2O3 轉(zhuǎn)變， 能提高 Al2O3的反應(yīng)活性。 影響固相反應(yīng)的因素 二、 反應(yīng)物顆粒尺寸及分布的影響 說明顆粒愈小，反應(yīng)愈劇烈 ? 顆粒尺寸可改變反應(yīng)界面、擴(kuò)散截面以及顆粒表面結(jié)構(gòu)。 20200 12RKnRDCK ?????注意 ：顆粒尺寸不同反應(yīng)機(jī)理也可能變化。 如 CaCO3和 MoO3的反應(yīng)： 當(dāng)在 600℃ 等摩爾反應(yīng)， ?CaCO3顆粒 尺寸 MoO3 顆粒尺寸 反應(yīng)由擴(kuò)散控制； ??若 MoO3 顆粒尺寸 CaCO3顆粒 尺寸 ,且 CaCO3過量， 則反應(yīng)由 MoO3的升華控制。 影響固相反應(yīng)的因素 三、反應(yīng)溫度和壓力與氣氛的影響 ? 溫度：溫度升高，反應(yīng)速度加快 ? 壓力： 熱力學(xué)：基本不影響各熱力學(xué)參數(shù) 動(dòng)力學(xué) ： 壓力大，反應(yīng)速度快 （ 壓力可顯著改變粉料顆粒間的接觸狀態(tài)，如縮短顆粒間距離，增大接觸面積， ） Page 50 影響固相反應(yīng)的因素 四、氣氛的影響 對(duì)于一系列能形成非化學(xué)計(jì)量氧化物的物質(zhì)，氣氛可直接影響晶體表面缺陷的濃度和擴(kuò)散機(jī)構(gòu)與速度 。 Page 51 影響固相反應(yīng)的因素 五、礦化劑的影響 礦化劑在反應(yīng)過程中不與反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物起化學(xué)反應(yīng) ,但可以不同的方式和程度影響反應(yīng)的某些環(huán)節(jié)。 作用機(jī)理： 影響晶核的生成速度； 影響結(jié)晶速度及晶格結(jié)構(gòu)； 降低體系共熔點(diǎn)，改善液相性質(zhì)等。 例： (1) Na2CO3+Fe2O3中，加入 NaCl， 反應(yīng)轉(zhuǎn)化率增加約 ～ ； (2) 硅磚生產(chǎn)中＋ 1～ 3％的 Fe2O3和 Ca(OH)2，可得更多鱗石英。 Page 52 假固相反應(yīng) ? A (S) + B (S) → C (S) + D 例：碳熱還原反應(yīng)合成碳化硅： SiO2 + C → SiC + CO SiO2 + C → SiO + CO C + SiO → SiC + CO CO + SiO → SiC + CO 2 CO2 + C → COO C + O2 → CO 例： Si + C → SiC Si 先揮發(fā)， Si蒸氣和碳發(fā)生氣固反應(yīng) Page 53 固相反應(yīng) Kirkendall Effect Page 54 Kirkendall Effect CoSe by Yadong Yin and Paul Alivisatos39。s Page 55 固相反應(yīng) Kirkendall Effect Page 56 Singlecrystalline ZnAl2O4 spinel nanotubes ZnO–Al2O3 core–shell nanowire → ZnAl 2O4 spinel nanotubes 固相反應(yīng) 陽離子交換 Page 57 Science, 2022, 306, 1009 固相反應(yīng) 陽離子交換 Page 58 固相反應(yīng) 陽離子交換 Page 59 CdSe → Ag 2Se CdS → CdS + Ag 2S 小結(jié) Page 60 ?總論 合成的目的和意義 ?液相合成 沉淀反應(yīng)，溶膠凝膠，水熱 /溶劑熱，電化學(xué) ?氣相合成 熱裂解，氣相沉積，火焰燃燒法，物理沉積 ?固相合成 固 固反應(yīng)， Kirkendall Effect，陽離子交換 作業(yè) ? 錢逸泰課題組在溶劑熱合成研究中的主要成果和貢獻(xiàn)有哪些？ ? 李亞棟課題組在水熱合成研究中的主要成果？ ? 彭笑剛課題組對(duì)量子點(diǎn)合成的主要貢獻(xiàn)有哪些？ ? AAO的形成機(jī)理是什么？ ? 超臨界干燥的原理是什么？ ? 列舉并簡(jiǎn)述各種化學(xué)氣相沉積方法的操作流程和特點(diǎn) ? 列舉并簡(jiǎn)述各種物理氣相沉積方法的特點(diǎn) ? 固相反應(yīng)相對(duì)于液相和氣相反應(yīng)有什么特點(diǎn)？ ? 解釋 Kirkendall Effect，并列舉幾例 Kirkendall Effect在材料合成中的應(yīng)用 ? 列舉幾例陽離子交換 (Cation Exchange)在合成納米材料中的應(yīng)用 任選一題，篇幅： 不超過一頁 A4紙 有圖說明更好 或者 教材課后習(xí)題任選兩道 國(guó)慶節(jié)后交作業(yè) Page 61
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