无机精细化工工艺学考试试题汇总.doc

无机精细化工工艺学复习临界胶束浓度用（ ）表示。 在胶束结构中，内核以表面活性剂（ ）构成。水分子 分子 疏水基 亲水基.带负电荷的颗粒吸附无机阳离子后可吸附（ ）A阳离子型表面活性剂 B阴离子型表面活性剂C两性表面活性剂 D不能再吸附表面活性剂4.在固体表面双电层模型中，吸附层厚度为（ C ）A反离子半经 B水化反离子直经 C水化反离子半经 D水离子半经5.聚沉值：指一定量的溶胶在一定数据内完全聚沉所需电解质的（ B ）A最大浓度 最小浓度所有浓度临界胶束浓度二填空题.，。.无机化合物特殊工艺技术有超细化 纤维化,薄膜化 表面改性化，单晶，多孔，形状，高纯。非晶化，高密度化，高聚合化，非化学计量化，化合物的复合化。3.金属块的电子分布在 电子层有利电子流动。金属纳米粒子的电子分布在 不有利电子流动。4.接触角为不润湿，为润湿，为完全润湿，为完全不润湿。5. 纳米粒子尺寸越小则表面积越大，导致位于表面的原子占有相当大的比例，表面原子数越多，则悬空键多，越不稳定，纳米粒子越活泼。6表面活性剂溶液浓度在临界胶束浓度前后，溶液性质发生转折性的变化。7.当电解质浓度达到一定值时，扩散层中反离子全部压入吸附层中，胶粒处于等电状态，电位为0，胶体稳定性最低，1/k减到0，胶体聚沉8.对于氧化物胶粒，调整溶液PH值，当氧化物表面带的正电荷和负电荷相等时，溶液的PH值称为氧化物的零电荷点PZC。9.在溶胶-凝胶法的形成过程中无机盐或者金属醇盐作为溶质，溶解于有机溶剂，形成均匀的溶液。三简答题1什么是小尺寸效应？答：当颗粒的尺寸与传导电子德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的表面层附近的原子密度减少，导致光吸收，磁性，内压，热阻，化学活性，催化活性及熔点等均与普通粒子不同，这就是纳米粒子呈现的称为小尺寸久保（体积）效应。2什么是表面效应？答：纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度的增加，纳米粒子的表面能即表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子的性质的变化。3.什么是毛细管的润湿角？答：定义：液相与固相的接触点处液固界面和液态表面切线的夹角。P25图3-94.比表面积的定义答：比表面积表征了包括粉料颗粒表面及表面缺陷，裂纹和气孔在内的单位质量或单位体积物料的总面积。5请写出扩散双电层厚度公式，并写出，k，的物理意义。答：其中的物理意义是介质的介电常数；k的物理意义是玻尔兹曼常数；的物理意义是介质处的温度；的物理意义是用物质的量表示的液相离子浓度；的物理意义是正负离子的价数请详述（）分子膜的制备过程。答：首先将样品溶解在有机溶剂中，取一定量溶液缓慢均匀地滴加在次相层表面上，在气-液表面形成取向整齐的单分子层膜，而后压缩单分子膜，测定表面压-面积等温线，再在固定表面压下开始上下运动机构，将单分子层膜转移到基板上。将一金属基板侵入有单分子层覆盖的液体后在拉出来，这样连续多次就形成了多分子层。写出三种使溶胶聚沉的方法并简要写出实验操作过程答：1加入电解质。在溶液中加入电解质，这就增加了胶体中离子的总浓度，而给带电荷的胶体粒子创造了吸引相反电荷离子的有利条件，从而减少或中和原来胶粒所带电荷，使它们失去了保持稳定的因素。这时由于粒子的布朗运动，在相互碰撞时，就可以聚集起来。迅速沉降。2加入带相反电荷的胶体，也可以起到和加入电解质同样的作用，使胶体聚沉。如把Fe(OH)3胶体加入硅酸胶体中，两种胶体均会发生凝聚。3加热胶体，能量升高，胶粒运动加剧，它们之间碰撞机会增多，而使胶核对离子的吸附作用减弱，即减弱胶体的稳定因素，导致胶体凝聚。如长时间加热时，Fe(OH)3胶体就发生凝聚而出现红褐色沉淀。临界胶束浓度的三个特征。答：a临界胶束浓度是一个小范围的浓度b.一切随着胶束浓度而发生突变的溶液性质：表面张力，电导率，渗透压等都可以用来测定表面活性剂溶液的CMC值；c.表面活性剂的值越低此表面活性剂的活性越高。表面活性剂定义答：表面活性剂：加入很少量就能使水的表面张力大幅度降低，能明显改变体系的界面性质和状态，从而产生润湿、乳化、起泡、分散、洗涤、润滑、抗静电等一系列作用，以达到实际应用的要求四计算题半径为.的粒子悬浮于.的水溶液中，在度时测得其电泳敞度为.（），应用smoluchowsky公式求电位的近似值，已知25度时水的相对介电常数是78.5，黏度为8.9*10-4Kg/(m.s)(Pa.s),真空中介电常数0=8.854*10-12F/m(分别用Kg.m.s和g.cm.s计算)解：（通常给出的是相对介电常数，但在静电单位制中其数值正好等于介质的介电常数）smoluchowsky公式可得2.请计算粒径为2nm的颗粒比表面积，若上述颗粒有1cm3，计算总表面积，若上述颗粒由边长为a=0.2nm立方体原子组成，计算比表面原子数。解：该颗粒比表面积总表面积比表面原子数3吸附等温式，请叙述如何设计一个实验求出b,Vm.解：将公式转换为则通过测量不同压力下的吸附体积，然后以p/v对p作图得到一条直线，斜率为1/VM,截距为1/bVM即Vm=1/斜率,b=斜率/截距.4请描述固体表面Goug-Chapman双电层模型。（用层和面来描述）答1、 一般所谓纳米材料是指尺度为1100nm的超微粒子经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体。纳米材料可划分为两个成次：一是纳米微粒，二是纳米固体(包括膜和线)。2、 纳米微粒的基本理论包括久保效应、尺寸效应、界面与表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。五个方面。3、 表面活性剂的结构特点是具有降低溶剂的表面张力。整个分子可分为两部分，一部分是亲油基，另一部分是亲油基。4、 3、表面活性剂作用（化学药品）: 润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、气泡和消泡、增溶。8、不同的液晶性物质呈现液晶态的方式不同主要有热致液晶 液晶 和_溶致液晶_液晶两种。9抑制分散颗粒凝聚的方法有：利用电双层、利用凝胶网络、利用防护试剂。3、微粉制备的两条途经是溶胶凝胶法和_沉淀反应法_。4、机械化学：是研究物质在机械加工的作用下所发生的化学反应。7、反应物之一必须是固相物质的反应,才能叫固相反应。根据发生的温度将固相化学反应分为三类（1）低热固相反应（2）中热固相反应（3）高热固相反应。8. 高温固相反应的前提是发生了界面和相区的运输。9、接触角是在固、液、气三相交界处，自固液界面经液体内部到气液界面的夹角，以表示。习惯上将90定为润湿与否的标准，90为不润湿，90为润湿，0为铺展。8、不同的液晶性物质呈现液晶态的方式不同主要有热致液晶 液晶 和_溶致液晶_液晶两种。9抑制分散颗粒凝聚的方法有：利用电双层、利用凝胶网络、利用防护试剂。二、选择题（不定项选择）（共10分，每题2分）1、纳米微粒的基本理论包括以下哪几个方面？（ABCDE）A、久保效应 B、尺寸效应 C、界面与表面效应 D、量子尺寸效应 E、宏观量子隧道效应2、表面活性剂的类型主要有哪些？（ABCDE）A、阴离子型表面活性剂 B阳离子型表面活性剂 C、非离子型表面活性剂 D、两性离子表面活性剂 E、混合型离子表面活性剂4、固相反应过程中通常包括下列几个基本步骤（ABCD）A 吸着现象 B 在界面或均相区内原子进行反应C成核反应 D物质通过界面和相区的输运5 利用微乳技术合成超细颗粒过程中影响超细颗粒制备的主要因素（ABC）A 反相胶束或微乳液组成的影响。 B反应物浓度的影响。C 反胶束或微乳液界面膜的影响。 D 温度3、溶胶凝胶法的优点有哪些？（ABCDE）、产品纯度高 B、粒度均匀 C、反应过程易于控制 D、烧成温度比传统方法低400500E、从同一种原料出发，改变工艺过程可获得不同产品4、从湿凝胶的一般干燥过程可以观察到以下现象：（ABC）。A 持续的收缩和硬化 B产生应力C 破裂 D 气泡5、下面方法能用于粒径测试的有（ABCD）。A、筛分法 B、显微镜法 C、沉降法 D、激光散射法E、光折射法三、简答题（共40分，每题5分）2、简述溶胶凝胶法的基本反应步骤?。前驱物溶于溶剂中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚成1nm左右的粒子并组成溶胶，后者蒸发干燥转变为凝胶。3、简述纳米微粒的仿生合成途径主要有哪两类?1.利用表面活性剂在溶液中形成反向胶束.微乳或囊包，2.利用表面活性剂在溶液表面形成L-B膜。4液相中析出固相颗粒形成单分散体系的必要条件？7固相反应过程中通常包括下列几个基本步骤？一.吸着现象。二.在界面上或均向区内原子进行反应。三.成核反应，四.物质通过界面和相区运输。1、粉体表面处理的总目的是什么？并简述粉体表面改性的方法有哪些？总目的：改善和提高粉体原料的应用性能以满足新材料.新技术发展或产品开发的需要方法：物理方法，化学方法，包覆法。按工艺划分：涂覆法，偶联剂法，煅烧法，水沥滤法。总划分：包覆法，沉淀反应法，表面化学法，机械化学法2、简述L-B膜技术，并列举L-B膜与其它膜相比具有的特点？定义：在适当条件下，不溶物单分子层可以通过非常简单的方法可以转移到固体基质上，并且保持其定向排列的分子结构。特点：a.膜的厚度可以从零点几纳米到几纳米 b.有高度差异的层状结构 c.具有几乎没有缺陷的单分子膜3、何为自蔓延高温合成技术？及其特点？定义：利用自身反应的反应热使反应独自维持下去，直至结束。特点：a.省时，耗能少，反应速率快，设备比较简单 b.产物纯度高 c.可生成高活性的亚稳态产物1.精细化学品与专用化学品的区别：精细化学品多为单一化合物，可以用化学式表示其成分，而专用化学品很少是单一化合物，常常是若干化学品组成的复合物，通常不能用化学式表示组成。精细化学品一般为非最终使用性产品，用途较广，而专用化学品的加工度更高，为最终使用产品，用途较窄。精细化学品大体是用一种方法或类似方法制造的，不同企业的产品基本上没有差别；而专业化学品的制造各生产企业则互不相同，产品有差别，甚至可完全不同。精细化学品是按其所含的化学成分来销售的，而专业化学品是按其功能销售的。 精细化学品的生命期相对较长，而专业化学品的生命期短，产品更新很快。专业化学品的附加价值率高，利润率高，技术秘密性更强，更需要依靠专利保护或对关键技术更加保密。2. 精细化学品一般特点：具有特定功能，专用性强而通用性弱；小批量、多品种；技术密集度高，产品更新换代快，技术专利性强；大量采用复配技术；附加价值高。3.耐腐蚀、耐摩擦以及一系列特殊的光、电、声、热、等特殊功能，从而成为微电子、激光、遥感、航天航空、新能源、新材料以及海洋工程和生物工程等高新技术得以迅猛发展的前提和物质保证。4.纳米材料是指尺度为1100nm料可划分为两个层次：一是纳米微粒；二是纳米固体（包括薄膜）。纳米材料可以是金属、陶瓷或半导体。5.纳米材料的特性：当超微粒子尺寸与传导电子德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附近原子密度减小，导致光吸收、磁性、内压、热阻、化学活性、催化活性及熔点与普通粒子不同。纳米粒子由于尺寸小，表面积大，导致位于表面的原子占有极大的比例。这些表面原子一遇到其他原子便很快相结合，使其稳定化，这是纳米微粒活化也是其不稳定的根本原因。这种表面原子活性就是表面效应。从一个超微粒子取走和放入一个电子都是十分困难的久保的纳米粒子电中性模型。当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级由准连续变为离散能级的现象称为量子尺寸效应。 纳米粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。一些宏观量，如微粒的磁化强度、量子相干器中的磁通量及电荷等亦有隧道效应，这种穿越宏观势垒而产生的变化称为宏观量子隧道效应（MQT）。宏观物理性能：高强度和高韧性高热膨胀系数、高比热容和低熔点奇特磁性奇特的吸波性高扩散性5.抑制凝聚的方法 利用双电层 利用凝胶网络 利用防护试剂（排斥力，空间位阻）6.Kelvin公式 ln p 2M M为液体的相对分子质量 为液体的密度 r= r为液滴的半径 lg液气两相的界面张力7.润湿作用： 润湿是指固体表面上一种流体取代另一种与之不相容的流体的过程。润湿过程 （沾湿、浸湿、铺展）接触角与润湿方程 接触角是在固、液、气三相交界处，自固液界面内部到气体界面的夹角，以表示。在平衡条件下G=0，sgsl=lgcos（杨氏方程）毛细管中的液体 将毛细管插入液体中，会有液体在管中上升或下降的现象。 =2gR=2cosg8.表面张力 =10.表面活性剂的定义 是一种能大大降低溶剂的表面张力，改变体系表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、气泡和消炮以及增溶等一系列作用的化学药品。11.胶束的结构、形态和大小胶束的基本结构包括内核和外层。在水溶液中胶束的内核由彼此结合的疏水基构成，形成胶束水溶液中的非极性微区。胶束内核与溶液之间为水化的表面活性剂极性基构成的外层 胶束有不同的形态：球状、椭球状、扁球状、棒状、层状等 胶束大小的量度是胶束聚集数n，即缔合成一个胶束的表面活性剂分子（或离子）平均数。常用光散射方法测定胶束聚集数。12.总结电解质溶液对固-液界面双电层的影响：增加溶液中“电位（势）决定离子” 的浓度，将使固体（胶粒）表面电荷和表面电位增加，将扩展双电层。增加溶液中的表面惰性电解质（与表面只有静电作用，没有其他作用）的浓度，将起压缩双电层的作用使双电层厚度-1减小。当浓度达到一定程度时-1减薄到零，则 电位降为零，将促使带电粒子聚沉。当电解质浓度达到某一定数值时，扩散层中的反离子全部压入吸附层内，胶粒处于等电状态，电位为零，胶体的稳定性最低。如果加入的电解质过量，特别是一些高价离子，则不仅扩散层反离子全部进入吸附层，而且一部分电解质离子也因被胶粒强烈地吸引而进入吸附层，这使胶粒又带电，但电性和原来的相反这种现象称为“再带电”。显然，再带电的结果使电位反号。电解质对溶胶稳定性的影响不仅取决于浓度，而且还与离子价有关，在相同浓度时，离子价越高，聚沉能力越大，“聚沉值”愈小。所谓聚沉值是指能引起某溶胶发生明显聚沉所需外加电解质的最小浓度（mm/L），或称为临界聚沉浓度。根据DLVO理论（将在下一节介绍）可导出“聚沉值”与溶液中反离子的价的六次方成反比变化。相同价数离子的聚沉能力也不相同，例如具有相同阴离子的各种阳离子，其对负电性溶胶的聚沉能力为 H+Cs+Rb+K+Na+Li+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+显然，这种顺序与离子的水化半径有关，Li+的半径最小，水化能力最强，水化半径最大，故其聚沉能力最小。具有相同阳离子的各种阴离子，其对正电性溶胶的聚沉能力为同阳离子的各种阴离子，其对正电性溶胶的聚沉能力为在此附带说明，除了电解质引起溶胶聚沉外，还有两种带相反电荷的溶胶混合时，也发生来沉，这叫做相互聚沉现象。然而，与电解质的聚沉作用不同之处在于两种溶胶用量比较产格，仅在这两种溶胶的数量达到某一比例时才发生完全聚沉，否则可能不发生聚沉或聚沉不完全。产生相互聚沉的原因是可以把胶体粒子看成一个大的离子，两种电荷相反的胶体相互吸引，使电荷中和后降低了电位，所产生的结果与加入电解质相似。根据Stern模型，若加大溶液中特性离子浓度，可以改变电位，有可能使其改变符号（特性吸附是吸附异电子）或使其高于表面电位0（特性吸附同电离子）。13.溶胶-凝胶法 以无机物或金属醇盐作前驱物溶于溶剂中（水或有机溶剂）形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚成1nm左右粒子并组成溶胶，后者经蒸发干燥转变为凝胶。此法称为溶胶-凝胶法。14.正硅酸乙酯的水解-缩聚反应醇聚合15.生物矿化4个阶段：有机大分子预组织。界面分子识别生长调制细胞加工16.微乳液定义：微乳液是两种不互溶液体形成的热力学稳定的、各向同行的、外观透明或半透明的分散体系，微观上由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴所构成。微乳液有O/W（水包油）型和W/O（油包水）型。17.微乳液与普通乳状液根本区别：普通乳状液是热力学不稳定系，分散相质点大，不均匀，外观不透明，靠表面活性剂或其他乳化剂维持动态稳定；微乳液是热力学稳定体系，分散相质点很小，外观透明或几乎透明，经高速离心分离不发生分层现象。18.水核内超细颗粒的形成机理： A + B C + D直接加入法渗透反应机理 首先制备A的W/O微乳液，记为E（A），再向E（A）中加入反应物B，B在反相微乳液体相中扩散，透过表面活性剂膜层向胶束中渗透，A、B在“水池”中混合，并在胶束中进行反应此时反应物的渗透扩散为控制过程。共混法融合反应机理 混合含有相同水油比的两种反相微乳液E（A）和E（B），两种胶束通过碰撞、融合、分离、重组等过程，使反应物A、B在胶束中相互交换、传递及混合反应在胶束中进行，并成核、长大，最后得到纳米微粒。反应物的加入可分为连续和间歇两种。因为反应发生在混合过程中，所以反应由混合过程控制。19.微波水解法制备超细TiO2粉体 其工艺是将偏钛酸用H2SO4溶解，然后用NH4OH中和至ph=5，过滤，滤饼用去离子水洗净，然后用稀HCl、HNO3、H2SO4分别溶解洗净的滤饼，配置成一定浓度和酸度的钛溶液，一分为二。一份用传统的搅拌在AGK磁力搅拌加热器中进行反应，升温至沸腾，恒温100min、冷却、抽滤、干燥。另一份放入微波炉中加热进行反应，沸腾后恒温100min、冷却、抽滤，两个样品一起在830煅烧1h。 试验结果表明：在微波炉加热下，由于钛溶液在很短时间内快速升温，使Ti4+水解形成晶核在瞬间萌发，并迅速水解。反应没有诱导期，避免了多次成核，因此生成的粒子细小而均匀，粒径约在34m，而传统加热水解法获得的粒径约在310m之间。20.微粉或称超细粉一般是粒径在100.1m范围的多颗粒集合体，微粉的制备可采用由大到小微细化，即大块物料破碎成小块的粉碎法和由小到大，即由原子、分子聚集起来的构筑法两条途径。具体来讲有机械粉碎、气相沉淀、液相沉淀等方法。21.化学气相沉积是指用气体原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等固体材料的工艺过程。它作为超细颗粒的合成具有多功能性、产品高纯性、工艺可控性和过程连续性等优点。22.碳纳米管的制备 石墨电弧法、化学催化热分解（CVD）法目前较为成熟的、有望实现大规模生产碳纳米管的方法取少量催化剂粉末均匀分布在石英舟底部，将石英舟放置在电热炉的恒温区，在氮气的保护下加温，氮气的流量在150mL/min。当温度升到反应温度时，停止氮气，通入乙醇蒸气，乙醇蒸气的流量通过调节乙醇蒸发炉的温度加以控制，反应15min后，停止乙醇蒸气，在氮气保护下降温23.等离子态 物质的这一新的存在形式是经气体电离产生的由大量带电粒子（离子、电子）和中性粒子（原子、分子）所组成的体系，因总的正、负电荷数相等，故称为等离子体。继固、液、气三态之后列为物质的第四态等离子态。24. 固相反应的特征单一固相内部的缺陷平衡固态和气态物质参加的反应固态与液态物质间的反应两种以上固体物质间的反应固态物质表面上的反应，如固相催化反应和电极反应步骤：吸着现象，包括吸附和解吸在界面上或相区内原子进行反应在固体界面上或内部形成新相的核，即成核反应物质通过界面和相区的运输，包括扩散和迁移25.均相沉淀法26.冷冻干燥过程需要涉及快速冷冻和减压升华脱水过程，需要真空条件。27.喷雾干燥（简写SD）是用雾化器将原料分散为雾滴，在热气流（空气、氮或过热蒸汽）中干燥雾滴而得粉状或粒状物料的干燥方法。原料可以是悬浮液、乳液、乳液或滤饼1、纳米微粒的基本理论包括久保效应、尺寸效应 界面与表面效应 量子尺寸效应 宏观量子隧道效应 五个方面。2、高温固相反应的前提是发生了_物质运输_运输。3、表面活性剂可以分为以下几个大类: _阴离子型表面活性剂， 阳离子型表面活性剂， 非离子型表面活性剂，两性离子型表面活性剂，混合型表面活性剂，高分子表面活性剂_。4、接触角是在固、液、气三相交界处，自_固液 _界面经_液体内部_ 到_气液 _界面的夹角，以表示。习惯上将_=90_定为润湿与否的标准，_ 大于90_为不润湿，_小于90_为润湿，_ =0_为铺展。5、机械化学：是研究物质在_机械能的作用下所发生的物理和化学变化_。6、在中和沉淀时，加料顺序可分为（1）_顺加法 _、（2）逆加法、（3）_并加法 _。把_盐溶液_加到沉淀剂中，统称为逆加法。7、材料的性质并不是直接决定于_原子 和 分子 _,在物质的宏观固体和微观原子分子之间还存在一些_ 介观层次_,这些层次对材料的物性起着决定性的作用。8、不同的液晶性物质呈现液晶态的方式不同主要有_热致液晶 和溶致液晶_液晶两种。9抑制分散颗粒凝聚的方法有：_利用双电层 利用凝胶网络 利用防护试剂_。二、选择题（不定项选择）（共10分，每题2分）1、下列哪些是精细化工产品的特点？（ ABCDE ） A、具有特定的功能 B、附加值高 C、小批量，多品种 D、技术密集 E、大量采用复配技术 2、固相反应过程中通常包括下列几个基本步骤（ ABCD ）A 吸着现象 B 在界面或均相区内原子进行反应C成核反应 D物质通过界面和相区的输运3、溶胶凝胶法的优点有哪些？（ ABCDE ）、产品纯度高 B、粒度均匀 C、反应过程易于控制 D、烧成温度比传统方法低400500E、从同一种原料出发，改变工艺过程可获得不同产品4、从湿凝胶的一般干燥过程可以观察到以下现象：（ ABC ）。A 持续的收缩和硬化 B产生应力C 破裂 D 气泡5、下面方法能用于粒径测试的有（ ABCD ）。A、筛分法 B、显微镜法 C、沉降法 D、激光散射法E、光折射法三、简答题（共40分，每题5分）1、粉体表面处理的总目的是什么？并简述粉体表面改性的方法有哪些？粉体表面处理的总目的是改善或提高粉体原料的应用性能以满足新材料、新技术发展或产品开发的需要。方法有：（1）包覆处理改性（2）表面化学改性（3）机械力化学改性（4）胶囊化改性（5）用表面活性剂覆盖改性（6）等离子体处理2、简述L-B膜技术，并列举L-B膜与其它膜相比具有的特点？在适当的条件下，不溶物单分子层可以通过非常简单的方法转移到固体基体上，并且保持其定向排列的分子结构的技术。 1 膜的厚度可以从零点几纳米到几纳米。 2 有高度各向异性的层状结构3具有几乎没有缺陷的单分子膜 3、何为自蔓延高温合成技术？及其特点？自蔓延高温合成技术：是制取无机化合物耐高温材料的一种新方法。利用生成化合物时释放的反应热和产生的高温，使合成过程独自维持下去直至反应结束，从而在很短的时间内合成所需的材料。其优点： 1 节能省时 2产物高纯 3易生成高活性的亚稳态产物。4请作图列出d90的粒径，以及最高频率分布的粒径。5、纳米微粒的仿生合成的主要两类途径？自蔓延高温合成技术：是制取无机化合物耐高温材料的一种新方法。利用生成化合物时释放的反应热和产生的高温，使合成过程独自维持下去直至反应结束，从而在很短的时间内合成所需的材料。其优点： 1 节能省时 2产物高纯 3易生成高活性的亚稳态产物。6、请给出微乳液的定义？微乳液是两种不互溶液体形成的热力学稳定的,各向同性的,外观透明或半透明的分散体系,微观上由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴所构成。7、精细陶瓷从性能上可分为哪两大类？精细陶瓷的研究内容主要有哪些？精细陶瓷从性能上可分为结构陶瓷和功能陶瓷。精细陶瓷的研究内容为：（1）研究和提高现有材料的性能（2）发掘材料的新功能（3）探索和开发新材料（4）研究与发展材料制备技术与加工工艺8 何为化学运输反应？请用公式表达？化学运输反应：是一种固体或液体物质A 在一定温度下与一种气体物质B反应生成气相产物C， 这个气相产物在体系的不同温度区又能发生逆反应，重新得到A.。 aA (s或l)+ bB( g ) = cC( g )四、论述题（共20分 每题10分） 1请描述对粉体材料的常用表征内容及所用的设备？1 颗粒尺寸及粒径分布 2比表面积 3 粒子的几何形状4 粉料中团聚体的结构及特性5粉料的表面性状6粉料的流动性7 微粉的组分分析2工业生产钛白粉有哪两种主要方法？钛白粉主要有哪两种晶型？试写出相关工艺过程及特点。硫酸法，TiSO4 + H2O = H2Ti O3 + H2 SO4 , H2Ti O3= Ti O2 + H2O氯化法 TiCL4+O2 = Ti O2 + CL2 锐钛型和金红石型 硫酸法以钛铁矿为原料得到的一般为常规钛白粉。 氯化法以气相TiCL4为原料一般得到纳米级的钛白粉。1.精细化学品与专用化学品的区别：精细化学品多为单一化合物，可以用化学式表示其成分，而专用化学品很少是单一化合物，常常是若干化学品组成的复合物，通常不能用化学式表示组成。精细化学品一般为非最终使用性产品，用途较广，而专用化学品的加工度更高，为最终使用产品，用途较窄。精细化学品大体是用一种方法或类似方法制造的，不同企业的产品基本上没有差别；而专业化学品的制造各生产企业则互不相同，产品有差别，甚至可完全不同。精细化学品是按其所含的化学成分来销售的，而专业化学品是按其功能销售的。精细化学品的生命期相对较长，而专业化学品的生命期短，产品更新很快。专业化学品的附加价值率高，利润率高，技术秘密性更强，更需要依靠专利保护或对关键技术更加保密。2. 精细化学品一般特点：具有特定功能，专用性强而通用性弱；小批量、多品种；技术密集度高，产品更新换代快，技术专利性强；大量采用复配技术；附加价值高。3.用作新材料的无机精细化工品一般具有不燃、耐候、轻质、高强、高硬、抗氧化、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦以及一系列特殊的光、电、声、热、等特殊功能，从而成为微电子、激光、遥感、航天航空、新能源、新材料以及海洋工程和生物工程等高新技术得以迅猛发展的前提和物质保证。4.纳米材料是指尺度为 1100nm 的超微粒经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体。纳米材料可划分为两个层次：一是纳米微粒；二是纳米固体（包括薄膜）。纳米材料可以是金属、陶瓷或半导体。5.纳米材料的特性：尺寸效应当超微粒子尺寸与传导电子德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附近原子密度减小，导致光吸收、磁性、内压、热阻、化学活性、催化活性及熔点与普通粒子不同。界面与表面效应纳米粒子由于尺寸小，表面积大，导致位于表面的原子占有极大的比例。这些表面原子一遇到其他原子便很快相结合，使其稳定化，这是纳米微粒活化也是其不稳定的根本原因。这种表面原子活性就是表面效应。量子尺寸效应从一个超微粒子取走和放入一个电子都是十分困难的久保的纳米粒子电中性模型。当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级由准连续变为离散能级的现象称为量子尺寸效应。宏观量子隧道效应纳米粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。一些宏观量，如微粒的磁化强度、量子相干器中的磁通量及电荷等亦有隧道效应，这种穿越宏观势垒而产生的变化称为宏观量子隧道效应（MQT）。宏观物理性能：高强度和高韧性高热膨胀系数、高比热容和低熔点奇特磁性奇特的吸波性高扩散性- 1 -5.抑制凝聚的方法 利用双电层利用凝胶网络利用防护试剂（排斥力，空间位阻）6.Kelvin 公式 lnp0=2lgMM 为液体的相对分子质量 为液体的密度prRT rr 为液滴的半径 lg 液气两相的界面张力7.润湿作用： 润湿是指固体表面上一种流体取代另一种与之不相容的流体的过程。润湿过程 （沾湿、浸湿、铺展）接触角与润湿方程 接触角是在固、液、气三相交界处，自固液界面内部到气体界面的夹角，以 表示。在平衡条件下 G=0，sgsl=lgcos（杨氏方程）毛细管中的液体 将毛细管插入液体中，会有液体在管中上升或下降的现象。 = 2gR =8.表面张力 =22cosgR 为液面曲面半径 r 为毛细管半径 R=r/cos（ 为润湿角）9.固体表面的吸附作用，就其作用力的本质来区分为物理吸附和化学吸附。10.表面活性剂的定义 是一种能大大降低溶剂的表面张力，改变体系表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、气泡和消炮以及增溶等一系列作用的化学药品。11.胶束的结构、形态和大小胶束的结构 胶束的基本结构包括内核和外层。在水溶液中胶束的内核由彼此结合的疏水基构成，形成胶束水溶液中的非极性微区。胶束内核与溶液之间为水化的表面活性剂极性基构成的外层 胶束的形态 胶束有不同的形态：球状、椭球状、扁球状、棒状、层状等胶束的大小胶束大小的量度是胶束聚集数 n，即缔合成一个胶束的表面活性剂分子（或离子）平均数。常用光散射方法测定胶束聚集数。12.总结电解质溶液对固-液界面双电层的影响：增加溶液中“电位（势）决定离子” 的浓度，将使固体（胶粒）表面电荷和表面电位增加，将扩展双电层。增加溶液中的表面惰性电解质（与表面只有静电作用，没有其他作用）的浓度，将起压缩双电层的作用使双电层厚度 -1 减小。当浓度达到一定程度时 -1 减薄到零，则 电位降为零，将促使带电粒子聚微孔沉。当电解质浓度达到某一定数值时，扩散层中的反离子全部压入吸附层内，胶粒处于等电状态， 电位为零，胶体的稳定性最低。如果加入的电解质过量，特别是一些高价离子，则不仅扩散层反离子全部进入吸附层，而且一部分电解质离子也因被胶粒强烈地吸引而进入吸附层，这使胶粒又带电，但电性和原来的相反这种现象称为“再带电”。显然，再带电的结果使 电位反号。电解质对溶胶稳定性的影响不仅取决于浓度，而且还与离子价有关，在相同浓度时，离子价越高，聚沉能力越大，“聚沉值”愈小。所谓聚沉值是指能引起某溶胶发生明显聚沉所需外加电解质的最小浓度（mm/L），或称为临界聚沉浓度。根据 DLVO 理论（将在下一节介绍）可导出“聚沉值”与溶液中反离子的价的六次方成反比变化。相同价数离子的聚沉能力也不相同，例如具有相同阴离子的各种阳离子，其对负电性溶胶的聚沉能力为 H+Cs+Rb+K+Na+Li+ Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+显然，这种顺序与离子的水化半径有关，Li+的半径最小，水化能力最强，水化半径最大，故其聚沉能力最小。具有相同阳离子的各种阴离子，其对正电性溶胶的聚沉能力为- 2 -在此附带说明，除了电解质引起溶胶聚沉外，还有两种带相反电荷的溶胶混合时，也发生来沉，这叫做相互聚沉现象。然而，与电解质的聚沉作用不同之处在于两种溶胶用量比较产格，仅在这两种溶胶的数量达到某一比例时才发生完全聚沉，否则可能不发生聚沉或聚沉不完全。产生相互聚沉的原因是可以把胶体粒子看成一个大的离子，两种电荷相反的胶体相互吸引，使电荷中和后降低了 电位，所产生的结果与加入电解质相似。根据 Stern 模型，若加大溶液中特性离子浓度，可以改变 电位，有可能使其改变符号（特性吸附是吸附异电子）或使其高于表面电位 0（特性吸附同电离子）。13.溶胶-凝胶法 以无机物或金属醇盐作前驱物溶于溶剂中（水或有机溶剂）形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚成 1nm 左右粒子并组成溶胶，后者经蒸发干燥转变为凝胶。此法称为溶胶-凝胶法。14.正硅酸乙酯的水解-缩聚反应醇聚合水聚合15.生物矿化 4 个阶段：有机大分子预组织。界面分子识别生长调制细胞加工16.微乳液定义：微乳液是两种不互溶液体形成的热力学稳定的、各向同行的、外观透明或半透明的分散体系，微观上由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴所构成。微乳液有 O/W（水包油）型和 W/O（油包水）型。17.微乳液与普通乳状液根本区别：普通乳状液是热力学不稳定系，分散相质点大，不均匀，外观不透明，靠表面活性剂或其他乳化剂维持动态稳定；微乳液是热力学稳定体系，分散相质点很小，外观透明或几乎透明，经高速离心分离不发生分层现象。18.水核内超细颗粒的形成机理：A + B C + D直接加入法渗透反应机理首先制备 A 的 W/O 微乳液，记为 E（A），再向 E（A）中加入反应物 B，B 在反相微乳液体相中扩散，透过表面活性剂膜层向胶束中渗透，A、B在“水池”中混合，并在胶束中进行反应此时反应物的渗透扩散为控制过程。共混法融合反应机理 混合含有相同水油比的两种反相微乳液 E（A）和 E（B），两种胶束通过碰撞、融合、分离、重组等过程，使反应物 A、B 在胶束中相互交换、传递及混合反应在胶束中进行，并成核、长大，最后得到纳米微粒。反应物的加入可分为连续和间歇两种。因为反应发生在混合过程中，所以反应由混合过程控制。19.微波水解法制备超细 TiO2 粉体 其工艺是将偏钛酸用 H2SO4 溶解，然后用 NH4OH 中和至 ph=5，过滤，滤饼用去离子水洗净，然后用稀 HCl、HNO3、H2SO4 分别溶解洗净的滤饼，配置成一定浓度和酸度的钛溶液，一分为二。一份用传统的搅拌在 AGK 磁力搅拌加热器中进行反应，升温至沸腾，恒温 100min、冷却、抽滤、干燥。另一份放入微波炉中加热进行反应，沸腾后恒温 100min、冷却、抽滤，两个样品一起在 830煅烧 1h。试验结果表明：在微波炉加热下，由于钛溶液在很短时间内快速升温，使 Ti4+水解形成晶核在瞬间萌发，并迅速水解。反应没有诱导期，避免了多次成核，因此生成的粒子细小而均匀，粒径约在 34m，而传统加热水解法获得的粒径约在 310m 之间。- 3 -20.微粉或称超细粉一般是粒径在 100.1m 范围的多颗粒集合体，微粉的制备可采用由大到小微细化，即大块物料破碎成小块的粉碎法和由小到大，即由原子、分子聚集起来的构筑法两条途径。具体来讲有机械粉碎、气相沉淀、液相沉淀等方法。气相法固相法微粉制备工艺液相法低压气体中蒸发（气体冷凝）法流动液面上真空蒸发发溅射法化学气相沉淀法等离子体法化学气相运输（转移）反应法高温固相合成法自蔓延燃烧合成法低温燃烧合成法机械合金化技术室温和低热温度固相反应合成法冲击波化学法均相沉淀法共沉淀法沉淀法化合物沉淀法草酸盐沉淀-热分解法熔盐法水热氧化法水热沉淀法水热晶化法水热法水热合成法水热脱水法水热阳极氧化法胶溶法（相转移法）相转变法气溶胶（气相水解）法胶体法喷雾热解法包裹沉淀法无机工艺溶胶-凝胶法醇盐工艺微乳液法硬脂酸凝胶法微波合成法21.化学气相沉积是指用气体原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等固体材料的工艺过程。它作为超细颗粒的合成具有多功能性、产品高纯性、工艺可控性和过程连续性等优点。22.碳纳米管的制备石墨电弧法、化学催化热分解（CVD）法目前较为成熟的、有望实现大规模生产碳纳米管的方法取少量催化剂粉末均匀分布在石英舟底部，将石英舟放置在电热炉的恒温区，在氮气的保护下加温，氮气的流量在 150mL/min。当温度升到反应温度时，停止氮气，通入乙醇蒸气，乙醇蒸气的流量通过调节乙醇蒸发炉的温度加以控制，反应 15min 后，停止乙醇蒸气，在氮气保护下降温- 4 -23.等离子态物质的这一新的存在形式是经气体电离产生的由大量带电粒子（离子、电子）和中性粒子（原子、分子）所组成的体系，因总的正、负电荷数相等，故称为等离子体。继固、液、气三态之后列为物质的第四态等离子态。24.固相反应的特征分类：一种固态物质的反应，如固体物质的热解、聚合单一固相内部的缺陷平衡固态和气态物质参加的反应固态与液态物质间的反应两种以上固体物质间的反应固态物质表面上的反应，如固相催化反应和电极反应步骤：吸着现象，包括吸附和解吸在界面上或相区内原子进行反应在固体界面上或内部形成新相的核，即成核反应物质通过界面和相区的运输，包括扩散和迁移25.均相沉淀法26.冷冻干燥过程需要涉及快速冷冻和减压升华脱水过程，需要真空条件。27.喷雾干燥（简写 SD）是用雾化器将原料分散为雾滴，在热气流（空气、氮或过热蒸汽）中干燥雾滴而得粉状或粒状物料的干燥方法。原料可以是悬浮液、乳液、乳液或滤饼。- 5 -