第5章-新型无机功能材料的合成与制备1.ppt

第五章新型无机功能材料的合成与制备主要内容5.1簇化合物的合成金属原子簇5.1.1水溶液法5.1.1水热合成法5.1.3固相化学反应法5.1.4分子自组装法自组装程序的发生通常会将系统从一个无序的状态转化成一个有序的状态，其可以发生在不同的尺度。
例如分子首先聚集成纳米尺寸的超分子单元，如表面活性剂分子自组装成胶束；二.自组装法的核心氢键驱动
氢键是超分子自组装的基本驱动力之一。
氢键具有方向性，可利用它控制超分子亚单位之间的间隔。
氢键的选择性使具有多重氢键相互作用的系统中可以通过挑选精确互补的分子亚单位来对氢键驱动的自组装过程进行控制，以得到具有所期望结构的聚集体。配位键驱动
配位键可以分为动力学惰性中心金属配位键和动力学活性中心金属配位键。前者类似共价键，一旦形成则很很稳定；后者则类似氢键。
疏水作用驱动
在水溶液或极性溶剂中，非极性分子趋向于聚集在一起，这是由疏水作用导致的。疏水作用是一种方向性极差的弱相互作用，它在细胞膜的形成和许多酶-底物结合过程起着重要作用。

模板驱动
应用分子、离子等作为模板进行的自组装就叫模板驱动自组装，其特点是可以使组装的超分子具有独特结构和功能。主体分子与模板之间的作用力仍然是非共价作用力。5.1.5光化学法5.2非化学计量比化合物的合成化学大多数原子或离子晶体化合物并不符合定比定律，其正负离子的比，并不是一个简单、固定的值。它们呈现范围很宽的组成，并且组成和具体结构之间没有简单的对应关系(或化学同一性)，这些化合物被称为非化学计量化合物、非化学计量比化学物、非化学配比化合物、非整比化合物或偏离整比化合物。用化学分析、x射线衍射分析和平衡蒸气压测定等手段能够确定其组成偏离整比的均一的物相。
如FeO1-x、FeS1+x等过度元素的化合物。化学计量比和非化学计量比的化合物都是普遍存在的。更确切地说，非化学计量比化合物的存在是更为普遍的现象。
由于各种缺陷的存在，往往给材料带来了许多特殊的光、电、声、磁、力和热性质，使它们成为很好的功能材料。
氧化物陶瓷高温超导体的出现就是一个极好的例证。
非化学计量比是结构敏感性能的根源。点阵缺陷引起偏离整比性的化合物。形成原因及点缺陷杂质离子的部分取代缺陷
当两种离子半径相差较小，结构相似，电负性相近时，则这两种离子可按任意比例进行取代。
填隙缺陷
在晶体的间隙中随机地填入体积较小的原子（或离子），这些杂质原子（或离子）进入间隙位置时，一般说并不改变基质晶体原有的结构。5.2.2.1阴离子短缺的化合物MX1-x5.2.2.2阳离子过剩的化合物M1+xX5.2.2.3阳离子短陷的化合物M1-xX5.2.2.5杂质缺陷产生的非整比化合物低价阳离子取代，产生阴离子空位或间隙阳离子5.2.3非整比化合物的应用P型半导体PbO2也是非整比化合物，它的O:Pb=1.88，它是空穴导电，可用于铅蓄电池的电极。
离子导体有NaCl中加入少量MnC12，得到Na1-2xMnx（V'Na）Cl的固溶体，产生Na+空穴从而导电。
钇钡铜氧化物YBa2Cu3O7-x，它是氧缺陷非整比化合物，x0.1时为佳。它的出现对高温超导构成了飞速的发展。磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料的分类软磁材料常见的软磁材料：
铁和MFe2O4、MFeO3、M3Fe2O5、MFe12O19（M为金属离子）等铁氧体都是软磁材料。
用途：
软磁材料在电子工业中主要是用来导磁。可用作变压器、线圈、继电器等电子元件的导磁体。变压器磁性传感器概念：
硬磁材料是指那些难以磁化，且除去外场以后，仍能保留高的剩余磁化强度的材料，又称永磁材料。（磁铁）

特点：
具有高矫顽力。硬磁材料的应用硬（永）磁直流步进电机

用于变速控制系统磁性材料的应用磁悬浮列车是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车。•电磁炉•隐身飞机•电磁炮5.2.3.3光功能材料这些效应包括：
光学效应：如吸收、发射、折射率、介电常数、散射、双折射和反射等性质的变化
化学效应：构型、构象、鳌合、解离、催化和酶活性的变化
电效应：如极性、导电性、电容和膜电势的变化
体积效应：如相变、溶解度、黏度、可润湿性和密度等的变化常见的非整比化合物作为光功能材料的有，发光二极管。它是利用GaAs1-xPx这种材料制成的，可发出从红光到绿光的各种颜色的光。
彩色电视显像管使用的萤光粉是Zn1-xCdxS:AgCl当x=0.79时发红色萤光。
常见的复合功能材料有压电陶瓷，主要是将机械压力转变为电能。
例如PLZT系压电陶瓷Pb1-xLax（ZryTi1-y)1-(x/4)O3。还有PZT的尖晶石结构的氧化物PbZr1-xTiO3的微小粒子的烧结