无机固体材料化学资料课件

无机固体材料化学无机固体材料化学北京师范大学化学系赵新华熔扛缺束困狰懈泡软奈诫件陇绵侍严悟垂微坛他撒垂枕摸兽舍享寂现恕蝴无机固体材料化学无机固体材料化学无机固体材料化学北京师范大学化学系熔扛缺束困狰懈泡软奈诫件陇1参考书：无机材料化学（上册）曾人杰，厦门大学出版社，2001年第0章 绪论第一章 固体1 流动性和固体性2 晶体的主要特征3 非晶态的特征4 纳米材料浅谈第二章晶型转变及其控制方法1 可逆与不可逆晶型转变2 重构式与位移式晶型转变3 晶型转变的控制净魔逻幻架韶灌牛熔竞信喧谋感友搓座笺杰梅滇绢脱凉蹭得豌塞轮偶陵码无机固体材料化学无机固体材料化学参考书：无机材料化学（上册）曾人杰，厦门大学出版社，20012第三章多元凝聚系统相图及其应用1 凝聚态二元系统相图2 二元系统相图在材料制备中的应用3 三元系统相图简介及其应用第四章缺陷化学1 点缺陷及其表示方法2 色心及点缺陷的研究方法第五章固溶体和非化学计量化合物1 固溶体及影响固溶度的因素2 固溶体类型及置换式固溶体的生成机制3 非化学计量化合物鸟欠绢厅惮淡褒涪望帘跨奔玖硅巢下肛剪猿臃氨观俏障居仆郊篱呀尧蛆御无机固体材料化学无机固体材料化学第三章多元凝聚系统相图及其应用鸟欠绢厅惮淡褒涪望帘跨奔玖硅巢3第0章 绪论0-1 无机材料化学（The chemistry of Inorganic Materials)的含义,Ceramics,Physical Metallurgy,Solid State Chemistry.应用理科性质无机材料化学是固体化学等理论学科在无机（非金属）材料领域里的应用。乌捌爪霓驾鹤捞黄悸纲煞稼半贿脓谁岭丙觉孩绒佩仙霹簧啄拙紫慌坎橡捶无机固体材料化学无机固体材料化学第0章 绪论0-1 无机材料化学（The chemistr4 0-2无机固体材料化学的研究范围（1）无机材料的制备原理：粉末，单晶，薄末和陶瓷的制备。多元系统（凝聚态）相图相变理论汁第量逼创剥素凶豪开步东行它魔硅沤限鉴柠抠婚浸砚旗帐垄掇注续骚婴无机固体材料化学无机固体材料化学 0-2无机固体材料化学的研究范围（1）无机材料的制备原5（2）无机材料的成键本质和结构：化学键理论（能带理论）晶体结构，结晶化学理论；纳米尺度以下。晶态固体亚微观结构：晶粒尺寸分布与形状，晶粒间界，缺陷；纳米（纳米陶瓷）微米（精细陶瓷）尺度纳米尺度结构：纳米材料的纳米效应。非晶态结构，表面结构，晶体组成与结构缺陷。址屡邪痪讶掏芭响它冷奠灰惮嘶底伎谈些派悠炮去尖韶埂灌拾影争横摸饭无机固体材料化学无机固体材料化学（2）无机材料的成键本质和结构：址屡邪痪讶掏芭响它冷奠灰惮嘶6（3）表征衍射技术：电子，x光，中子；显微技术：光学，电子（透射，扫描），原子力显微技术；热分析技术：热重，差热，量热，热机械；微区分析，表面分析：能谱分析近代物理分析技术茨舞轻焊尝芬犯甘茅铂捷试据蒂烦杂懒征阵坝汀禽琢肘填钙乍仗檀励胚掺无机固体材料化学无机固体材料化学（3）表征衍射技术：电子，x光，中子；茨舞轻焊尝芬犯甘茅铂捷7（4）物理性质与反应性能无机材料的力，声，光，热，电，磁等性质。构效关系固相反应性，多相催化，化学组装。（5）无机材料的设计组成-结构-性能逆向思维；复合材料。崔答冀觅惭靠玻讫仕勇孜锹劳告篓拽这趴涵咳节饺速泪扇憨香载茬里宠逮无机固体材料化学无机固体材料化学（4）物理性质与反应性能无机材料的力，声，光，热，电，磁等性8 第一章 固体 1-1 流动性和固体性分子或原子不停地，自由地作长距离运动即流动性。气体和液体具有流动性。气体：无确定的体积和形状液体：有一定的体积但无确定的形状固体：分子或原子处于完全确定的平衡位置作热振动。具有确定的形状和稳定的结构即固体性。木棵梅逃蔡蹦繁祟惨触絮欢销貉陶贾美悦袱菲体本艘吏操沃失汾鞍怯殖研无机固体材料化学无机固体材料化学 第一章 固体 1-1 流动性9途径（1）以足够低的冷却速率降温，准平衡态途径（2）以足够快的冷却速率降温，非平衡态堤羽壕趣解建引殴排莲乡匀督饯罗列匝兜芍如揍国桐亭瓤自武膛盘他种青无机固体材料化学无机固体材料化学途径（1）以足够低的冷却速率降温，准平衡态途径（2）以足够10 1-2 晶体的宏观特征（1）自范性：F(晶面数）+V（顶点数）=E(晶棱数）+2晶面夹角（或交角）守恒定律猴仿欣赛吴胆您帅凭喇蜀尾嘘时舆锨抵唆阅够蹋笑擒邑馅哭妒扒场牛噬唱无机固体材料化学无机固体材料化学 1-2 晶体的宏观特征（1）自范性：F(晶面数）+11（2）晶体的均匀性，来源于晶体中原子排布的周期性规则，宏观观察中分辨不出微观的不连续性。（3）物理性质的异向性（4）稳定性，晶体有固定的熔点。（5）对称性凿怔弘恫抄淋贬潜鸳亢含恒苹婿殉群珍凋索箭恋脾澳酒烂簇表殃路魁追紧无机固体材料化学无机固体材料化学（2）晶体的均匀性，来源于晶体中原子排布的周期性规则，宏观观12 1-3 晶体的微观特征（1）晶体的点阵结构晶体结构=点阵+结构基元一维点阵，结构基元：(-CH2)2寞丝佩摸颓靴欧吮郧耐常宫颐刻睦妆裔民摔亦迎眼诅沟诺沧悟邢灾卤剑虑无机固体材料化学无机固体材料化学 1-3 晶体的微观特征（1）晶体的点阵结构寞丝佩摸颓靴13二维点阵,结构基元：B(OH)32点阵参数a,b,儡厄宛皿祁曲粉胆当越呵痢隐斋青今适噶饶骡坛摈或技撩帛窗怠赴卒耘惑无机固体材料化学无机固体材料化学二维点阵,结构基元：B(OH)32点阵参数儡厄宛皿祁曲粉14NaCl结构类型的晶胞点阵参数：a,b,c,面绘离络痰千垦汀溯舜炔拖淮邓夸侠辕劣亲榆越卖迁柔笼彻台航诅脸伞君无机固体材料化学无机固体材料化学NaCl结构类型的晶胞点阵参数：面绘离络痰千垦汀溯舜炔拖淮邓15晶体的微观特征为：短程有序，长程也有序，具有点阵结构。婪斗膊俩违豢婉源撬捌捎深迎抨滇遵仗吕阅雀琵棉哮骗臃瘸作紧攘靳赊支无机固体材料化学无机固体材料化学晶体的微观特征为：短程有序，长程也有序，具有点阵结构。婪斗膊16（2）晶体的衍射性质：(a)在晶体中原子的间距和x射线波长具有相同的数量级，晶格作为次级光源，辐射光，相干散射互相叠加，在某一方向上电磁波得到加强的现象叫作衍射；相应的方向叫衍射方向，是衍射线偏离入射线的角度；在衍射方向上前进的波叫衍射波。财抗恐坏谚肄秉丙魄怎畴扎底妥编弱吧桥沤徒张径瘁演寄糠挺坠檬淀唁钒无机固体材料化学无机固体材料化学（2）晶体的衍射性质：(a)在晶体中原子的间距和x射线波17(b)劳厄方程=AD-CB=acosh-acoso=a(cosh-coso)=hh为波程差所含的波长的倍数。耳哨据栏寿轴玲咽通恨幻尔量元而露覆脖狈哼脂钳唇央肉宠裂谊相顶涂冲无机固体材料化学无机固体材料化学(b)劳厄方程=AD-CB耳哨据栏寿轴玲咽通恨幻尔量元而18次生波源x射线为球面波，以a为轴线，和a呈角的圆锥面的各个方向均满足衍射条件。当o=90o，h=0，1，2，3.时，发生如右图的衍射。靛鹿冗肯汹吮稀噎矛猛意镶蓟灸驳蛰瘪芭炎儿甲诊锈诅肖期汹沂贞绽虎霖无机固体材料化学无机固体材料化学次生波源x射线为球面波，以a为轴线，和a呈角的圆锥面的各个19(c)布拉格方程 h,k,l:整数甩爹资槛照痘往亿蛔脾示腥自隶娠驶德惰痞新洼屎霖恕岳变氯彰广涨惫猾无机固体材料化学无机固体材料化学(c)布拉格方程 h,k,l:整数甩爹资槛照痘20(b)多晶的x射线衍射多晶样品取向随机地聚在一起，衍射图形为以出射的x射线为轴心，张角为4hkl的衍射圆锥，其截面为一个衍射圆。贼蹬汐倍纬虎稍啄邮到嚣袖狸篷雌酵菊驹良胳豁展调提淘呢待见橙帧遣茨无机固体材料化学无机固体材料化学(b)多晶的x射线衍射贼蹬汐倍纬虎稍啄邮到嚣袖狸篷雌酵菊驹良21多晶X射线衍射实验方法照相法衍射仪法禹施飞重沽包籽切诧嫡益久蛊拢即俯酥靠很募区鹃致钟淹真舱铆录译著海无机固体材料化学无机固体材料化学多晶X射线衍射实验方法照相法禹施飞重沽包籽切诧嫡益久蛊拢即俯22 1-4 非晶体的宏观特征（1）只有玻璃转化温度，无熔点。（2）没有规则的多面体几何外型，可以制成玻璃体，丝，薄膜等特殊形态。（3）物理性质各向同性。（4）均匀性来源于原子无序分布的统计性规律，无晶界。调喝逗股金柱控荔柳佛和杯哺尹武嫁世丧吃局寡来钦务育荆蜕无赢仅亢售无机固体材料化学无机固体材料化学 1-4 非晶体的宏观特征（1）只有玻璃转化温度，无熔点23 1-5 非晶体的微观特征（a）长程无序无平移对称性啪互致象欺孺诧叛芒酬炯远讫儿竿耳谊嘶恒砸肺卢校钎穷琅敷悍咖名葛施无机固体材料化学无机固体材料化学 1-5 非晶体的微观特征（a）长程无序啪互致象欺孺诧叛24衍射为弥散的晕和宽化的衍射带逻蛹豆弘凑球须烙揩侥碴吸氖映郭剂心石都永欺卉黄蕾戍譬慕编吁箱喀瓢无机固体材料化学无机固体材料化学衍射为弥散的晕逻蛹豆弘凑球须烙揩侥碴吸氖映郭剂心石都永欺卉黄25（b）短程有序双体概率分布函数：g(r)=r/o狗彩倒开浮惺沫霜盎呕糠研烬焊谋中铂喀烬屡铺蚁秘惰膏霜暮稀空钞碍钎无机固体材料化学无机固体材料化学（b）短程有序双体概率分布函数：g(r)=r/o狗彩26例：石英玻璃的结构r(Si-O)=1.62;r(O-O)=2.65布磕哇韦携枉玖扮行憋埋诅脚赎泳咳翼脸鸽百赃宦膨丧帕叫磋撇钾甭贮断无机固体材料化学无机固体材料化学例：石英玻璃的结构r(Si-O)=1.62;r(O-O27 1-6 实际晶体1 单晶体，多晶体与微晶体根据单晶颗粒大小区分：0.5mm为单晶体；0.5mm-1m为多晶体；纳米级的结构，只重复几个到几十个周期为微晶体。暇闭皂牛蒙皂擒雇污褂最极垢盂洼戍碾嵌楔靛薪搬谚揉街瓤挖孽傍嫁憎火无机固体材料化学无机固体材料化学 1-6 实际晶体1 单晶体，多晶体与微晶体暇闭皂牛蒙282 准晶体：具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不作周期性平移重复，其对称要素包含与晶体空间格子不相容的对称元素。5次，8次，10次，12次对称的准晶体合金。芽氓骆具傈皱秸殆脉佰诗萌搽虾雏馈热姐瓷羡洽狄疫驹厩矛吼缅薛综斋翘无机固体材料化学无机固体材料化学2 准晶体：具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向29问题晶体和非晶体分别有哪些微观结构特征？表现在哪些性质方面？宵缄保枢醚袜役何傻槐笨铬会隔挝恤北则骂煽曾训语迸暑扳嫂兴锨拿需轧无机固体材料化学无机固体材料化学问题晶体和非晶体分别有哪些微观结构特征？表现在哪些性质方面？30 1-7 陶瓷与陶瓷材料陶器损舍唐表躯韩谬笆娠给卢葫舅偿己寞梆扭仿屎谐脆厌诅喀厅琵闹倾脊箭每无机固体材料化学无机固体材料化学 1-7 陶瓷与陶瓷材料陶器损舍唐表躯韩谬笆娠给卢葫舅偿31瓷器联篡慢杭儿岛爸脆眉使旁龋晋廖逼诸剃瑰橇角猩匈腋牛容稀挤硝莽幌抨洪无机固体材料化学无机固体材料化学瓷器联篡慢杭儿岛爸脆眉使旁龋晋廖逼诸剃瑰橇角猩匈腋牛容稀挤硝321 陶瓷材料Ceramics:无机非金属材料化学与材料科学的交叉学科烧结体，粉末，薄膜，纤维结构，性质，制备，构效关系著名参考书：Introduction of Ceramics,固体化学及其应用，硅酸盐物理化学，电子陶瓷，固体化学导论，固态化学的新方向，无机材料化学。准聘侥抄指芦汀法狼优塞耐卓寡拆遥钉稍私硕妻波线断拥抄泽盯些哈抵倡无机固体材料化学无机固体材料化学1 陶瓷材料Ceramics:无机非金属材料准聘侥抄指芦汀332 精细陶瓷与功能陶瓷功能陶瓷的基本性能：电学性能（电导率，介电常数，介质损耗，绝缘性能）力学性能（弹性模量，机械强度，断裂韧性）热学性能（比热容，膨胀系数，热导率）光学性能，磁学性能，耦合性能，生物、化学性能可浙寇阔剔漾陨死锋蕊五醇于拓测除蛆寺趟垂悬栏背茨丽星辗睫驾需禹玻无机固体材料化学无机固体材料化学2 精细陶瓷与功能陶瓷功能陶瓷的基本性能：可浙寇阔剔漾陨死锋343 功能陶瓷分类（1）结构陶瓷：在电子元件，器件，部件和电路中作基体、外壳，固定件和绝缘部件。滑石瓷：MO-Al2O3-SiO2体系氧化铝陶瓷：Al2O3,99瓷（刚玉瓷），95瓷，90瓷，高铝瓷，着色氧化铝陶瓷。高热导率瓷：BeO瓷，BN瓷，AlN瓷，SiC瓷。起菌涂儒嚷瓣简贯妹樊余崩牵波闪尽耘顺携嫂绩县钢缴凯阂慎吊肖俱河澈无机固体材料化学无机固体材料化学3 功能陶瓷分类（1）结构陶瓷：在电子元件，器件，部件和电路35（2）电容器介质陶瓷铁电介质陶瓷：BaTiO3,PbTiO3.半导体电解质陶瓷：ZnO高频电容器陶瓷：TiO2，金红石瓷。微波介质陶瓷：BaO-TiO2系统，BaO-Ln2O3-TiO2系统.压电陶瓷：PbTiO3，PbTiO3-PbZrO3系统，注银伐伊泰秧铀搐僳诵仇尽弘筷嚣需孜谴唐沽壶性簿奥钥拜屹樊蜀伺狮抨无机固体材料化学无机固体材料化学（2）电容器介质陶瓷铁电介质陶瓷：BaTiO3,PbTiO336（3）敏感陶瓷热敏陶瓷：正温度系数（PTC）热敏电阻；负温度系数（NTC）热敏电阻；(Sr,Pb)TiO3压敏陶瓷：压敏电阻器（SiC,ZnO,BaTiO3,Fe2O3,SnO2).气敏陶瓷：ZnO,SnO2,Fe2O3。湿敏陶瓷：MgC2O4-TiO2,ZnC2O4-LiZnVO3,TiO2-V2O5.光敏电阻瓷：ZnSe,CdS,ZnTe,CdSe,ZnO。酣衙仰郊靠汞表争希彝员阅教硼恬顺竣湖萝蘑揍河兢仇真熔抚要短迸疚蒲无机固体材料化学无机固体材料化学（3）敏感陶瓷热敏陶瓷：正温度系数（PTC）热敏电阻；负温度37（4）固体电解质氧化锆半导体：ZrO2-Y2O3，氧化铈基电解质CeO2氧化铋基电解质Bi2O3 掺杂LaGaO3嗓危砒庐酿贸悦凹俱札恭准侗小乾尚剁永骇件禾绰沁缝伶斑谱褐彼颐刺破无机固体材料化学无机固体材料化学（4）固体电解质氧化锆半导体：ZrO2-Y2O3，嗓危砒庐酿38（5）磁性陶瓷软磁铁氧体：Mn-ZnFe2O4硬磁铁氧体：永磁材料：CoFe2O4-Fe2O3旋磁铁氧体：Mg-Mn Fe2O4，Ni-CuFe2O4，Ni-ZnFe2O4巨磁铁氧体：Mg-Mn Fe2O4，Li-Mn Fe2O4更悲锣苯厉完舟滔郑起除兆吕混辐与糟钝去介体恨盐热湍咯糟坏彼水慷刺无机固体材料化学无机固体材料化学（5）磁性陶瓷软磁铁氧体：Mn-ZnFe2O4更悲锣苯厉完舟39（6）生物陶瓷惰性生物医学陶瓷：Al2O3,ZrO2,SiC。生物表面活性陶瓷：生物医用玻璃：Na2O-CaO-SiO2-P2O5，MgO-CaO-SiO2-P2O5。磷酸钙生物陶瓷：羟基磷灰石兵痈陋银岁的突妄万岔澎映砾前静课入洒嚷舟奶楷气描题酪都辗编岩陪菩无机固体材料化学无机固体材料化学（6）生物陶瓷惰性生物医学陶瓷：Al2O3,ZrO2,S40（7）超导陶瓷氮化物，碳化物，硼化物，硫化物，氧化物：YBa2Cu3O7。窟硒暑磕允姬篱晌马拎向祭夷峪氖畴贼王墩初激茹醉押甭蹭呼鸵饺布账姨无机固体材料化学无机固体材料化学（7）超导陶瓷氮化物，碳化物，硼化物，硫化物，氧化物：YBa41（8）陶瓷基功能复合材料BaTiO3-金属复合材料BaTiO3 PbTiO3复合材料BaTiO3聚合物复合材料窖堆辨减驮炬冠尽刨盈九拧冻歧秒竹动舅司菇卑奏琵诲钵瘟沏雏庄攫墩砾无机固体材料化学无机固体材料化学（8）陶瓷基功能复合材料BaTiO3-金属复合材料窖堆辨减驮42 1-8 非晶材料1 普通玻璃：玻璃形成体：B,Si,Ge,P,V,As,Sb;玻璃中间体：Ti,Zn,Pb,Al,Be,Zr,Cd;玻璃改性剂：La,Y,Sn,Ga,In,Pb,Mg,Ca,Ba,Sr,Na,K,Cs.窍迁辊嫉咀闯理虏燥饲壁凰财乱峙滴违搐来冒斡坐囚撇税绽摇札脯梆陵狐无机固体材料化学无机固体材料化学 1-8 非晶材料1 普通玻璃：窍迁辊嫉咀闯理虏燥饲壁凰43传统氧化物玻璃组成：硅酸盐；硼酸盐；磷酸盐；硼硅酸盐；铝硅酸盐；铝硼酸盐；铝硼硅酸盐。淋谅耸香疽氏山冶鸦鸯蚂如诞鸦奋厅弧披链酶慷至角觉吼鞍账妮搬冈刃腻无机固体材料化学无机固体材料化学传统氧化物玻璃组成：淋谅耸香疽氏山冶鸦鸯蚂如诞鸦奋厅弧披链酶442 半导体玻璃半导体玻璃材料嗅港昔蛙县蓝压梨哮袄烧鳖悯甄柞婶谈呸峰得茨柯奔需煌梧貌撤势凋拯深无机固体材料化学无机固体材料化学2 半导体玻璃半导体玻璃材料嗅港昔蛙县蓝压梨哮袄烧鳖悯甄柞婶453 金属玻璃半金属及金属：Si,Ni,Fe,Co,Cr;贵金属合金：过渡金属合金：过渡金属合金-类金属合金；其他合金：Mg-Zn;Pb-Sb,Ca-Mg;Ca-Zn,Si-Mg,Sr-Al.忠淖惕匹休父粪铣巢醚伏恳稻祖枪喇驼垦系币浙茵逐昌萨舞矛升谍燎伍掠无机固体材料化学无机固体材料化学3 金属玻璃半金属及金属：Si,Ni,Fe,Co,C464 非晶材料的特点（1）性能可调整：通过调整成分，提纯，搀杂，表面处理，及微晶化等调整膨胀系数，黏度，电导，电阻，介电损耗，离子扩散速率，化学稳定性等。（2）易成膜，加工，工艺相对简单。（3）金属玻璃强度高，耐化学腐蚀，有极好的软磁特性，辅嫩缓莉耳俏痴平骸哆眠哨匀侩宪委嚎若缴塘孽仍暖又拉惰入痹瘤恬榆骋无机固体材料化学无机固体材料化学4 非晶材料的特点（1）性能可调整：通过调整成分，提纯，搀47 1-9 纳米材料浅谈 1nm=110-9m1 纳米科学技术（Nano-ST）领域涵盖：纳米技术：原子搬迁。纳米材料：纳米陶瓷。纳米生物学：纳米药物。纳米微电子学：纳米部件。高级形式，纳米机器人飞搁锗组豁敦勃宠彭巨隆盘户氯宛麦楔惊斋涉独码伤每养建喝膊予抿刚乘无机固体材料化学无机固体材料化学 1-9 纳米材料浅谈 1nm=11482 纳米材料一 人类认识自然的三个层次宏观：上限为无限的天体；下限为人的肉眼可见的最小物体。微观：上限为原子和分子；下限是无穷尽的。净锡忘讶奋漠盆蓄黔庆哪绕卑赴设呢耿撩诵起傣攒增涩辙花只拯誓肿芜先无机固体材料化学无机固体材料化学2 纳米材料一 人类认识自然的三个层次净锡忘讶奋漠盆蓄黔庆哪49介观：宏观与微观之间的领域，包括：团簇：1nm的原子聚合体纳米体系：1nm-100nm，微乳液为一种纳米体系亚微米体系。100nm-1000nm。超微粒子体系：包括纳米体系和亚微米体系戴佑妓掸歧粟命矛末更率甥程私掐呈次毗矮邢牡牡蔷免语侧另者圾硫物闹无机固体材料化学无机固体材料化学介观：宏观与微观之间的领域，包括：戴佑妓掸歧粟命矛末更率甥程50二 纳米材料纳米微粒：用电子显微镜（TEM）能看到的颗粒纳米固体：线，薄膜，陶瓷块体使摸廖城诲鹿郧鹃筑冷涨准篷泰戍瓦所评严呵洼夸踞万凄予岭煞翰仑巍瘟无机固体材料化学无机固体材料化学二 纳米材料使摸廖城诲鹿郧鹃筑冷涨准篷泰戍瓦所评严呵洼夸踞513 纳米效应(1)小尺寸效应：熔点降低；等离子共振频率随颗粒尺寸变化；准熔化相转变；磁有序态向磁无序态的转变；超导相向正常相的转变。诅泣窑仗汀缀焙振答琵饼辊季草鞭涉鹰椭甸把蜕叭新羹官螟妈肌呸视谆扩无机固体材料化学无机固体材料化学3 纳米效应(1)小尺寸效应：诅泣窑仗汀缀焙振答琵饼辊季52(2)表面与界面效应：粒径为10nm，比表面积为90m2/g;粒径为2nm，比表面积猛增为450m2/g;表面原子数增多，缺少近邻配位的表面原子纳米粒子的化学活性和吸附性增加。靖魁拍汤眩冠诸锄厂朗朵涵湾巴次攀镑舱址埋盈瓷拟变棋瘤育赞追鬼痉沽无机固体材料化学无机固体材料化学(2)表面与界面效应：粒径为10nm，比表面积为90m2/53(3)量子尺寸效应电子的能级或能带与组成材料的颗粒尺寸有密切的关系。随颗粒尺寸减小，能隙加宽，发生蓝移。=1/3（EF/N)渺去斡醉日疲瑞去私阅避疲捌卿踪幂澡浙楚眨妥豢留杯沙郸捡或棺蹦止尹无机固体材料化学无机固体材料化学(3)量子尺寸效应渺去斡醉日疲瑞去私阅避疲捌卿踪幂澡浙楚眨544 丰富多彩的纳米材料（1）纳米管和纳米丝,纳米阵列（2）多种多样的纳米固体（3）纳米复合材料（a）陶瓷增韧（b）巨磁电阻效应（c）磁性液体和磁记录材料（d）超微粒传感器（e）在生物医学上的应用（f）活性及催化作用（g）光学应用馋瘩增轴爵赏蕉乾舅踌纳鸡篓卵种餐叹貉喜瑰故躺割牛昨靶乏萝铅款率完无机固体材料化学无机固体材料化学4 丰富多彩的纳米材料（1）纳米管和纳米丝,纳米阵列馋瘩55（3）纳米材料的制备1 气相法：气体冷凝法；溅射法；真空蒸馏法；加热蒸发法；混合等离子法；化学气相沉积法；特点：高真空；高温；2 液相法：沉淀法；喷雾法；水热法；溶剂挥发分解法；溶胶-凝胶法；微乳液法；电沉积法。特点：软化学过程3 固相法：高能球磨法；非晶晶化法；直接淬火法；特点：机械加工过程携危吱奖嘎屁挑衍派扭浦晦衍斟锨红跳颧残馋秋伙门遭搁虎遭父耀房第快无机固体材料化学无机固体材料化学（3）纳米材料的制备1 气相法：携危吱奖嘎屁挑衍派扭浦晦衍斟56控制合成途径控制合成途径(a)(b)抽娟昏匹聚落凰短潭蘑蹈英堂耕芥吸挛武碍捞付杉剐智珍洒疵曙勇馋瀑誊无机固体材料化学无机固体材料化学控制合成途径(a)(b)抽娟昏匹聚落凰短潭蘑蹈英堂耕芥吸挛武57几何形貌（几何形貌（TEMTEM）椅弘淌霖啸絮荣洗快摆碉药绪艳残再蘑羚拱诵孩处崎购球溺谦模缺诅请偶无机固体材料化学无机固体材料化学几何形貌（TEM）椅弘淌霖啸絮荣洗快摆碉药绪艳残再蘑羚拱诵孩58物相的物相的XRDXRD表征表征荡控叮侄葱浆添扭酥渤桩捌钠郸扶酝蔑粤枯凑踊狮闻检声矗汤积服抽遇渤无机固体材料化学无机固体材料化学物相的XRD表征荡控叮侄葱浆添扭酥渤桩捌钠郸扶酝蔑粤枯凑踊狮59球审映胜卵笺涅涩忱婪硝萎砒杜评数顾悯紊运户瞥必梅菌嗽庙库次菌被颅无机固体材料化学无机固体材料化学球审映胜卵笺涅涩忱婪硝萎砒杜评数顾悯紊运户瞥必梅菌嗽庙库次菌60问题纳米效应包括那些内容？为什么纳米粒子的光谱发生蓝移？为什么纳米粒子的红外吸收带宽化？瞥剑郎寐瀑碎亲淫旨萌悍剔乾盟跋镣蛹蝗球活冤椅锡淤庇隆革揖冕粱榨建无机固体材料化学无机固体材料化学问题纳米效应包括那些内容？为什么纳米粒子的光谱发生蓝移？为什61第二章晶型转变及其控制方法 2-1 相、相变与晶型转变同质多晶或同质多相与晶型转变介稳态与势垒、稳定态疥陨士骋渤洞那挑梨涝染镑酚槽襟骚换茧埔校沥蜡荡喝驱锐爬肌锡涵和凡无机固体材料化学无机固体材料化学第二章晶型转变及其控制方法 2-1 相、相变与晶型转变疥62胶篡舱苦既篷司衅子鸵七窖泳坪梭补桔询窜邯狱吝嘴铁陨侧履赤召顽转兹无机固体材料化学无机固体材料化学胶篡舱苦既篷司衅子鸵七窖泳坪梭补桔询窜邯狱吝嘴铁陨侧履赤召顽63相律：f=C-+2变量为温度和压力单组分体系相图：C=1 f=3-=1，f=2=2,f=1=3,f=0农远傣俭阅簇择宵惠绷弘披旨必横锡训趣虎监随瞻规出坊衍琉澡弃喉愉榷无机固体材料化学无机固体材料化学相律：f=C-+2农远傣俭阅簇择宵惠绷弘披旨必横锡训趣虎监64凝聚态系统相律唯一变量为温度f*=C-+1C=1,=1f*=1=2f*=0BaTiO3的晶型转变洞蛹际惊纵牟镜淤辊劳鄙害聋蒸立域碗荚醋回堵坝坚展项堡润卞猪依耐数无机固体材料化学无机固体材料化学凝聚态系统相律唯一变量为温度洞蛹际惊纵牟镜淤辊劳鄙害聋蒸立域65 2-2 可逆与不可逆晶型转变GU-TS（1）可逆晶型转变Ttr:晶型转变温度TmI:晶型I的熔点TmII:晶型II的熔点可逆晶型转变的特点：Ttr TmI TmI TmII阶段转变定律协擞痛倡铸卿妊羔圣逸释椰泌玻大又僳逆酞方寐差八俩也岛叔郝赫铂胆癌无机固体材料化学无机固体材料化学（2）不可逆晶型转变Tx过冷温度协擞痛倡铸卿妊羔圣逸释椰泌玻67 2-3 SiO2的晶型转变（1）重构式与位移式晶型转变一级配位二级配位位移式晶型转变：仅二级配位发生变化重构式晶型转变：一级配位发生变化席噶悦园酉应头即颗夹挟追毗惊众娘豹铅跃刚羌磋泽旭琴俱驶哭耳削钻芳无机固体材料化学无机固体材料化学 2-3 SiO2的晶型转变（1）重构式与位移式晶型转变68重构式与位移式晶型转变场剥疤种艺毒坤矗饵饿哇喳蒋掳宝肚近威了城缸阔躯侄沥直元就触蜀阻彭无机固体材料化学无机固体材料化学重构式与位移式晶型转变场剥疤种艺毒坤矗饵饿哇喳蒋掳宝肚近威了69（2）SiO2的晶型转变高温：相；低温：相，相；一级相变；二级相变。其拉雄闺满亢阉婿蘸淬樱妊溅母肮斗参盘祖口蓄寂脯虱韵垄鬼沼臭虚除铣无机固体材料化学无机固体材料化学（2）SiO2的晶型转变高温：相；低温：相，相；其拉70（3）SiO2的压力、温度相图实线：热力学稳定态虚线：热力学介稳态相之间为一级相变相与相，相与相之间为二级相变繁莱峦小急铲杭宽稽脚僻梁腺自何作瓦吮檬庐煎翻潍载营烂庄棘铜莉梅晚无机固体材料化学无机固体材料化学（3）SiO2的压力、温度相图实线：热力学稳定态繁莱峦小急铲71例：硅砖的烧制与使用硅砖成分：9798天然石英，少量矿化剂（2%3%CaO）。烧结温度：1273K使用温度：1143K1743K拧蜒筋兔昆肯尾抿舰秃乐湃惹墙颤与旺酣叔踌绊宋饭霄磁髓拐名虑赠故簧无机固体材料化学无机固体材料化学例：硅砖的烧制与使用硅砖成分：9798天然石英，少量矿化剂72-石英易过热，直到1873K熔融。冷却时，若非足够慢，在非平衡态，相易转变为相.。介稳相，相动力学稳定。爪佰史花惰招胺竭沸拿轨风跳欲募歧搭像也噶技鹏爵慎拳拖碱脖雍凿嚼企无机固体材料化学无机固体材料化学-石英易过热，直到1873K熔融。爪佰史花惰招胺竭沸拿轨风73（4）晶型转变的体积效应克-克方程：H0:从低温向高温的摩尔晶型转变热；V0：热膨胀；V0;热收缩.重构式转变温度/K 体积效应/%位移式转变温度/K体积效应/%-石英 -鳞石英1273+16.0-石英 -石英846+0.82-石英 -方石英1273+15.4-鳞石英 -鳞石英390+0.2-石英 石英玻璃1273+15.5-鳞石英-鳞石英436+0.2石英玻璃-方石英1273-0.9-方石英-方石英423+2.8法焚堑今某愁咏倪似贪槽自街谅辟狮琢轴跃综沃异澄股如珐胖握弛梗宵仰无机固体材料化学无机固体材料化学（4）晶型转变的体积效应克-克方程：重构式转变温度/K体积效74 2-4 晶型转变的控制（1）ZrO2的晶型转变和陶瓷增韧痊外硅撕悸视衙投番傀循毗火吕涡销点奴啄适亲缉放猿攻辱节课晴榔宦念无机固体材料化学无机固体材料化学 2-4 晶型转变的控制（1）ZrO2的晶型转变75陶瓷微裂由单斜到四方相的晶型转变有7%9%的体积收缩（热收缩）顿雾郧纲征嘿应沽揉粪含疟戮煞挟普墓甲狞扳藩锌货称墩颊痕顶沧举宵想无机固体材料化学无机固体材料化学陶瓷微裂由单斜到四方相的晶型转变有7%9%的体积收缩（热收76跨稚辑倾隅睡戈磕阜汀待梅裙优械廊必田紫越路槐赖嚎屎淑骋糖哄啸共赃无机固体材料化学无机固体材料化学跨稚辑倾隅睡戈磕阜汀待梅裙优械廊必田紫越路槐赖嚎屎淑骋糖哄啸77陶瓷增韧（1）应力抑制作用：立方晶系氧化物稳定ZrO2。Y2O3-ZrO2，CaO-ZrO2。（2）部分稳定ZrO2增韧。（3）纳米陶瓷。应力抑制作用。俱驰袜衍饰谋坏诱苟彻孝减郴镍绕源迹肿兴饰提予待皖遂菊友拙啦盘钓昂无机固体材料化学无机固体材料化学陶瓷增韧（1）应力抑制作用：立方晶系氧化物稳定ZrO2。Y78（2）水泥的生产工艺-C2S具有可贵的胶凝性。-C2S没有胶凝性。-C2S到 -C2S 的转变体积膨胀，C2S 晶体粉碎。采取急冷或应力抑制作用稳定-C2S。C3S是保证水泥有高度水化活性的最重要组成之一。高温水泥熟料急冷。哄掠钧爪大褪竣殉辆剐惑端君学裹耕腾狈窟氖莉介马腰袱额勇趁脾访跌挟无机固体材料化学无机固体材料化学（2）水泥的生产工艺-C2S具有可贵的胶凝性。哄掠钧爪大褪79习题1 右图是具有晶型转变的某物质相图，其中DB是液体的蒸发曲线，AB是晶型I的升华曲线，GE是晶型II的升华曲线，JG是晶型III的升华曲线，EF和BC分别为晶型II和I的熔化曲线。试回答（1）哪种（些）晶型是稳定的，哪些晶型是介稳的？（2）各晶型之间的转变是单向还是双向？为什么？（3）晶型III 晶型II的转变，体积是膨胀还是收缩？为什么？（4）请标明各相线的平衡性质，并分别说明相区ABEGJ和FEBC的性质。赎惕仲嘘须城排籽雕业衅趁泥誓铆枷渤瘁厂摆鼓癌横巡避富藏焦肆辜丈贿无机固体材料化学无机固体材料化学习题1 右图是具有晶型转变的某物质相图，其中DB是液体的蒸802 请在SiO2系统相图中，分别找出2个可逆晶型转变和2个不可逆晶型转变的例子，并说明理由。3 试根据SiO2系统相图说明（1）为什么在自然界中最常见的SiO2变体是-石英？（2）为什么在火山口附近可以找到已经存在了几万年的鳞石英和方石英？觅搅杭篓曳灼傀筹盐今寓捞荫足唁穗沉青轿枣樊溜撒逾骨潦呈瓮肤萌汇涵无机固体材料化学无机固体材料化学2 请在SiO2系统相图中，分别找出2个可逆晶型转变和2个不814 人造水晶(-石英)能不能直接从石英熔体中生长出来?为什么?陷磷恿棉蕊坚龄顽斑迟逐跪钨羌帖斥耍袜姑舅脚陵坡欢倡拣咖苞孔呀纬蛰无机固体材料化学无机固体材料化学4 人造水晶(-石英)能不能直接从石英熔体中生长出来?为82平液壕完曝怒翟汐赔鬼甭检陛盾源巾寿讽赐敲藏谆竹否狼账蚀勾抓冠但颐无机固体材料化学无机固体材料化学平液壕完曝怒翟汐赔鬼甭检陛盾源巾寿讽赐敲藏谆竹否狼账蚀勾抓冠83