化学气相沉积
-
2023年2月26日发(作者：将来时的被动语态)化学气相沉积法
第一章化学气相沉积法
①化学气相沉积法？对原料、产物和反应类型的要求？
利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积
物的技术。
1．反应原料是气态或易于挥发成蒸汽的液态或固态物质；
2.反应易于生成所需要的沉积物，副产品保留在气相中排出或易
于分离；
3.整个操作较易于控制。
②化学气相沉积法的化学反应有哪些？
热分解法（简单热分解和热分解反应沉积），氧化还原反应沉积
法，其他合成反应沉积
④化学气相沉积法的技术装置包括那几部分？
气源控制部件→沉积反应室←加热系统
气体压强控制↗↘真空排气系统
⑤以钨灯丝灯泡加碘为例说明化学运输的过程。
白炽灯通电后，钨丝升华，钨蒸汽跑到壁上，发乌，灯泡里的
WI6扩散充满灯泡，WI6遇钨丝变W（s）和I（g），延长寿命，实
现化学转移。
第二章溶胶-凝胶合成法
①溶胶-凝胶法的技术原理？
反应物分子（或离子）在水（醇）溶液中进行水解（醇解）和聚
合
②溶胶-凝胶法涉及的三种主要化学反应？水解反应，脱水缩聚反
应，脱醇缩聚反应
③常水溶液中，金属离子有哪几种配体？水，羟基，氧基
④s-g合成法中，胶体工艺和聚合工艺有什么主要区别？
1.反应前驱体不同；
2.反应介质不同
⑤同是前驱物的水解缩合过程，为什么s-g法只能得到纳米粒子
而介孔材料的软膜板合成
体系最终能够得到介孔结构的材料？
⑥请设计s-g法制备CeO2/TiO2复合纳米粒子的合成路线。
第三章水热与溶剂热合成法
第四章无机材料的仿生合成
①胶束的概念？影响胶束形态的主要因素？
两亲分子溶解在水中达到一定浓度时，其非极性部分会相互吸引，
自发形成憎水基向里、亲水基向外的有序聚集体（正向胶束）。
1.具有单链憎水基和较大极性基分子或离子容易形成球状胶束；
2.具有单链憎水基和较小极性基的分子或离子容易形成棒状胶束；
3.对于离子型活性剂，加入反离子将促进棒状胶束形成；
4.具有较小极性基的分子或离子容易形成层状胶束。
②软膜板法合成无机粉体的原理及其工艺流程？
原理：
工艺流程：活性表面剂物质（离子）→空腔内反应→洗涤或煅烧
→纳米材料
↘胶团（空腔）
③硬模版法合成无机粉体的特点？
1.较高的稳定性，强的局限作用；
2.后处理的过程复杂；
3.反应物与模板的相容性影响纳米结构的形貌；
4.硬模板机构比较单一，形貌变化较少。
④软、硬模板法合成粉体的共性及区别是什么？
共性：能提供一个有限大小的反应空间
区别：硬模板提供的是静态的孔道，物质只能从开口处进入孔道
内部；
软模板提供的则是处于动态平衡的空腔，物质可以透过腔壁扩散
进出。
⑤什么是微乳液？微乳液合成粉体的基本原理？
微乳是由水、油、表面活性剂和助表面活性剂按适当比例混和，
自发形成的各向同性、透明、热力学稳定的分散体系。
两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液，在“微
泡”中形成核、聚结、团聚、热处理后得到粉体。
第五章微波与等离子体合成
①微波加热的原理？何种材料适合微波加热？
微波的加热效果，主要来自交变电磁场对材料的极化作用。
极性分子溶剂，强极性固体物质，强磁性物质
②根据材料对微波作用情况不同可分哪四种？导体，绝缘体，微
波介质，磁性化合物
③微波激发产生的等离子体有哪些独特的优点？
电离度高，电子浓度大，电子和气体分子的温度比Te/Tg高（即
电子动能很大而气体分子却保持较低的温度）
④什么是热等离子体和冷等离子体？
高温等离子体：如焊弧、电弧炉等，一般接近于局部热力学平衡
状态，粒子的激发或电离主要通过碰撞实现，另外，等离子性质的空
间变化（梯度）也很小，体系的动力学温度、激发温度和电离温度都
相等。
低温等离子体：如辉光放电和等离子体辅助化学气相沉积中，离
子和电子间的碰撞频率要小得多，微波等离子体属于低温等离子体，
具有电离度高、电子浓度大、具有电子和气体的许多独特的优点。
⑤等离子体中主要基元反应过程。
电离过程，分子中电子激发过程，复合过程，附着和离脱过程
⑥什么叫复合过程？
复合是电离的逆过程。即由电离产生的正负荷电粒子重新结合成
中性原子或分子的过程。第六章生物医用材料
①生物医用材料的定义？
用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和
器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特
殊功能材料。
②生物医学对材料的要求？
1.对于人体组织无刺激性，无毒副作用，无致癌性；
2.接触人体各种体液时，应有良好的耐蚀性；
3.具有必要的强度、耐磨性和耐疲劳性能；
4.与生物组织、与血液有相容性。
③举例说明生物医用材料在实际生活中的应用。
④为什么钛合金医用材料要活化？具体方法有哪些？
阳极氧化法，溶胶-凝胶法，碱处理法，表面诱导矿化。
⑤生物陶瓷作为生物医用材料的特点？
1.具有良好的机械强度、硬度、抗拉强度低；
2.高熔点、低电导性和导热性；
3.陶瓷的组成范围比较宽；
4.陶瓷易成型。
第七章微孔分子筛材料
①IUPAC如何定义孔的分类。
微孔<2nm；2<介孔<50nm；50nm<大孔
②举出几种常见的多孔材料。沸石、介孔氧化硅、多孔陶瓷、藻
硅土、活性炭
③沸石的定义和特点是什么？
多孔硅铝酸盐晶体材料。
具有分子大小的、均匀一致的孔径；固体酸碱性质；离子交换性
质；具有高的内表面；具有高的水热稳定性；骨架可变性。
④沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体有哪些优良性能？
筛具有独特的规整晶体结构，其中每一类都具有一定尺寸、形状
的孔道结构，并具有较大的比表面积，具有高吸附量。大部分沸石分
子筛表面具有较强的酸中心，同时晶孔内有强大的库伦场起极化作用，
这些性质使它成为性能优异的催化剂。
沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体时，催化反应的进行受沸石
分子筛晶孔大小的控制，晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应
起选择作用。在一般反应条件下沸石分子筛对反应方向起主导作用，
呈现择形催化性能，这一性能使沸石分子筛作为催化材料具有强大生
命力。它具有高的吸收能力，且可以控制从憎水型到亲水型变化；具
有高的水热稳定性；活性位在骨架上，其强度及浓度可控制以适应不
同的需要。
⑤沸石的硅铝比。分子筛骨架的硅原子与铝原子的摩尔比例。
⑥常用的表示沸石硅铝比的方法。SiO2/Al2O3，也有以Si/Al表
示的。
⑦为什么含铝沸石骨架是负电性的？因为[AlO4]带负电而[SiO4]
呈中性。
⑧沸石表示式的通式。Mx/n[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O
⑨写出沸石硅铝比的上限与下限，为什么有此限制？
上限无穷大，下限1。因为根据Lowenstein规则沸石中不能出现
Al-O-Al连接。
⑩沸石硅铝比由低到高，其性能变化规律。热稳定性增加，酸性
降低。
提高沸石硅铝比的方法？
1.直接合成
2.后处理：酸处理，水蒸气处理，高温气相同晶取代
沸石分子筛的酸性种类、来源。L酸中心：硅羟基；B酸中心：三
配位铝
与液体酸相比，固体酸的好处。易分离，易回收，对设备腐蚀小，
污染小
实验室常用的表征沸石分子筛酸性的方法。酸强度、酸种类、酸
量。
引入金属离子的方法。
离子交换的方法，通过原位合成或者后处理进行表面改性，骨架
改性
改善沸石分子筛的传质性能的途径。
1.减小分子筛颗粒；
2.增大分子筛孔径；
3.在微孔分子筛中引入介孔或大孔
分子筛的择形催化的类型。反应物择形，产物择形，过渡态择形
有机胺分子在微孔分子筛合成中所起到的作用。
反荷离子、模板剂、结构导向剂、填充剂
微孔分子筛材料的应用。举例说明。离子交换、吸附、催化
Lowenstein规则内容。四面体位置上的两个Al原子不能相邻，
即Al-O-Al连接禁止。第八章介孔分子筛材料
①介孔材料合成的基本路线。
②介孔材料合成体系中各因素间的相互影响。
③介孔材料合成的机理。
④介孔材料修饰的常用方法及修饰效果。
⑤当前介孔材料研究内容。
⑥介孔材料的应用领域，举实例。
第九章功能碳材料
①碳纳米管优异性能？力学性能，电性能，热性能，场发射功能，
储氢性能，吸附性能
②为什么要对碳纳米管纯化？纯化的方法？
③为什么对碳纳米管进行表面修饰？碳纳米管的表面修饰可分为
几类？
④石墨烯和碳纳米管以及富勒烯有哪些异同？
⑤石墨烯表面官能化后性质有哪些改变？
⑥石墨烯氧化后性质有哪些改变？
第九章催化功能材料
①什么是催化剂？特征？
在化学反应里能改变反应物的化学反应速率，而本身的质量和化
学性质前后都没有发生改变的物质叫催化剂。
特征：只改变反应速度，不改变反应的平衡位置；具有选择性；
具有寿命。
②合成氨工业的主催化剂和助催化剂是什么？铁触媒；铝和钾的
氧化物。
③工业催化剂的一般要求。寿命长，活性好，选择性强，稳定性
好，经济
④简述分子筛催化剂酸位的形成及其酸催化性能。
⑤分子筛催化剂的择形催化特性指什么？
分子筛对反应物和产物的形状和大小表现出的选择性催化作用。
⑥工业催化剂的制备方法？
机械混合法，沉淀法，浸渍法，喷雾蒸干法，热熔融法，浸溶法，
离子交换法
⑦用吸附理论解释催化剂中毒的原因。
催化的关键在于催化剂的表面能够吸附反应物，令反应物在它的
表面上进行反应，再把产物解吸，如果有杂质能够极强地附着在催化
剂表面，导致催化剂不能吸附反应物，甚至与催化剂发生化学反应，
令催化剂失活，这时就称催化剂中毒了。
⑧简述TiO2光催化机理。
通过特定波长的光线照射，激活纳米光催化剂，生成电子-空穴对，
使光催化剂与周围的H2O分子、O2分子发生作用，结合生成氢氧自
由基OH层层锁住空气中各种有害成分，分解有害成分分子构造，抑
制细菌生长和病毒的活性能力，从而达到杀菌、空气净化、除臭、防
霉，消除空气污染的目的。
⑨TiO2有哪些缺点，如何改进？