固體化學(xué)考點

1（呂映南曾斌）解釋概念（1）納米碳管；（2）納米顆粒：（3）原子團簇；（ 4）納米復(fù)合材料。納米碳管：管狀的納米級石墨晶體，

是單層或多層石墨片圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫納米級管，每層的C是SP2雜化，形成六邊形平面的圓柱面。DODO：指納米量級的微觀顆粒。它被定義為至少在一個維度上小于100納米的顆粒。原子團簇：簡稱團口，是由幾個乃至上千個原子（或分子）組成的相對穩(wěn)定的聚集體。納米復(fù)合材料： 以樹脂、橡膠、陶瓷和金屬等基體為連續(xù)相，以納米尺寸的金屬、半導(dǎo)體、剛性粒子和其他無機粒子、 纖維、納米碳管等改性劑為分散相，通過適當?shù)闹苽浞椒▽⒏男詣┚鶆蛐缘胤稚⒂诨w材料中， 形成一相含有納米尺寸材料的復(fù)合體系， 這一體系材料稱之為納米復(fù)合材料。2（呂映南）舉例說明原子團簇的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。結(jié)構(gòu)： 1：絕大多數(shù)原子團簇的結(jié)構(gòu)不確定，形狀可以有線狀、層狀、管狀、洋蔥狀、骨架狀、球狀等，團口中每增加一個原子，團口結(jié)構(gòu)就要發(fā)生改變。2：少數(shù)團口存在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)與幻數(shù)。效應(yīng)： 1：同位數(shù)效應(yīng)： Cu團簇的原子數(shù)具有奇偶性質(zhì)，具有奇數(shù)原子的團簇具有較大的產(chǎn)額2：量子尺寸效應(yīng)：在臨界尺寸以下，口簇電子最低允許躍遷能量較大，大于臨界尺寸后，躍遷能逐漸接近大塊材料3：磁性：平均有效磁矩隨團簇尺寸增大而增加，鐵磁性物質(zhì)的團簇具有超順磁馳豫4：光學(xué)性質(zhì)：納米級的鐵原子團簇對紅外輻射具有較好的吸收特性5：小尺寸效應(yīng)：原子團簇獨特的性質(zhì)源于其結(jié)構(gòu)上的特點，因其尺寸小，處于表面的原子比例極高， 而表面原子的幾何構(gòu)型、 自旋狀態(tài)以及原子間作用力都完全不同于體相內(nèi)的原子。材料的性質(zhì)與內(nèi)部單元的表面性質(zhì)息息相關(guān)。例如僅僅通過調(diào)節(jié)團簇的大小，物質(zhì)特性就有極大的不同， 10個鐵原子的團簇在催化氨合成時要比 17個鐵原子的團簇效能高出1000倍。3（曾斌）簡述原子團簇，納米顆粒，微細顆粒之間的區(qū)別與聯(lián)系。區(qū)別：尺寸方面：原子團簇：僅包含幾個到數(shù)百個原子或尺度小于 1nm的粒子稱為“簇”，它是介于單個原子與固態(tài)之間的原子集合體。 納米微粒：微粒尺寸為納米數(shù)量級， 它們的尺寸大于原子團簇，小于通常的微粒，一般尺寸為 1-l00nm。而微細顆粒一般大于 100nm。物理化學(xué)性能方面：

;團簇具有物理與化學(xué)方面，微細顆粒一般不具有量子效應(yīng)，而納米顆粒具有量子效應(yīng)量子尺寸效應(yīng)和口數(shù)效應(yīng)，而納米顆粒不具有幻數(shù)效應(yīng)。;團簇具有聯(lián)系：納米顆粒由原子團簇構(gòu)成，而幾百個納米納米顆粒可以構(gòu)成微細顆粒。4（葛泰如）如何理解納米粒子電子能級的不連續(xù)性？這是因為當微粒尺寸進口到納米級時， 由于量子尺寸效應(yīng)， 原大塊金屬的準連續(xù)能級產(chǎn)生離散現(xiàn)象。能級間隔與微粒尺寸的關(guān)系： +4EF/3N―一能級間隔EF--費米能級?一個超微粒子的總導(dǎo)電電子數(shù)對納米微粒，口所包含的原子數(shù)有限， N值很小，這就導(dǎo)致有一定的值，即能級間距間較大而發(fā)生分裂。5（葛泰如金輝鑫）什么是藍移現(xiàn)象？其物理機制是什么？藍移現(xiàn)象：藍移也稱藍位移，與紅移相對。在光化學(xué)中，藍移也非正式地指淺色效應(yīng)。藍移是一個移動的發(fā)射源在向觀測者接近時， 所發(fā)射的電磁波 （例如光波）頻率會向電磁頻口的藍色端移動（也就是波長縮短）的現(xiàn)象。0000：動力學(xué)效應(yīng)□□引力的作用， 熱力學(xué)效應(yīng)□□溫度的作用， 運動學(xué)效應(yīng)口□多普勒效應(yīng)6（金輝鑫）口述納米粒子的表面效應(yīng)及應(yīng)用？表面效應(yīng)這是指納米晶體粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。表面效應(yīng)的應(yīng)用：影響材料的強度，納米鎳薄膜。納米薄膜的斷裂接近脆性斷裂，斷裂強度符合起的性質(zhì)上的變化。表面效應(yīng)的應(yīng)用：影響材料的強度，納米鎳薄膜。納米薄膜的斷裂接近脆性斷裂，斷裂強度符合納米鎳絲在斷裂過程中表現(xiàn)出微弱塑性。7（金秋焱）舉例說明納米粒子的物理性質(zhì)（熱，電，磁，光等）。熱學(xué)性質(zhì)：納米材料同常規(guī)物體相比，熔點、米Ag微粒在低于373k開始融化，常規(guī)電學(xué)性質(zhì)：納米材料的電阻高于同類粗晶材料，（SIMIT）口利用納米粒子制成的納米電子器件具有超高速、塑性等性能。 如：納米鎳絲強度與彈性模量均低于Griffith理想晶體脆斷理論；開始燒結(jié)溫度和結(jié)晶溫度均低得多。Ag的熔點為 1173k。甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬發(fā)生絕緣體轉(zhuǎn)變超容量、超微型低能耗的特點。如納如2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。磁學(xué)性質(zhì)：納米微粒尺寸小到一定臨界值時進入超順磁狀態(tài)。如 Fe3O4粒徑為5nm時變成口磁體。光學(xué)性質(zhì)： 1.寬頻帶強吸收性。 大塊金屬具有不同的金屬光澤， 當尺寸減小到納米級時，各種金屬納米粒子口都呈黑色，它們對可見光的反射率極低，而吸收率相當高。如 Pt納米粒子的反射率為 1%,Au納米粒子的反射率小于 10%2.吸收光譜的藍移和紅移現(xiàn)象。 例如，在200口1400nm范圍，塊體NiO單晶有八個吸收帶，而在粒徑為在200口1400nm范圍，塊體NiO單晶有八個吸收帶，而在粒徑為54口84nm的NiO材料中，有4個吸收帶發(fā)生口移，有3個吸收帶發(fā)生紅移，有一個峰未出現(xiàn)。3.口子吸收帶-量子限域效應(yīng)。口子的概念首先是由Frenkel在理論上提出來的。當入射光的能量小于口帶寬度（3射光的能量小于口帶寬度（3<Eg）時，不能直接產(chǎn)生自由的電子和空穴，而有可能形成未完全分離的具有一定鍵能的電子-空穴對，稱為口子。4.納米顆粒發(fā)光現(xiàn)象完全分離的具有一定鍵能的電子-空穴對，稱為口子。4.納米顆粒發(fā)光現(xiàn)象.如粒徑小于6nm的硅在室溫下可以發(fā)射可見光，而且隨著粒徑的減小，發(fā)射帶強度增強并移向短方向，口粒徑大于6nm減小，發(fā)射帶強度增強并移向短方向，口粒徑大于6nm時，發(fā)光現(xiàn)象消失?？诠鈱W(xué)性質(zhì)這部分我覺得挑一兩點背就行）8（邱益軒）舉例說明一維納米材料的生長機制。氣固液生長機制 ：用金催化合成鍺碳納米線氣口生長機制 ：制備 Zn,Sn.Mg,Ga等金屬氧化物的納米線9工作原理：（金秋焱） Scanningtunnelingmicroscope（STM）掃描隧道顯微鏡 Stm工作原理：掃描隧道顯微鏡主要利用尖銳的金屬針尖和導(dǎo)電樣品之間的隧道電流來描述樣品表面的局域信息。 具體地說，是將極細的探針和被研究的物體表面看做兩個電極，口樣品和探針的距離非常接近時 （通常小于1納米），它們之間的勢壘變得很薄，在外加電場的作用下， 電子就會穿過兩個電極間的口壘從一個電極流向另一個電極，通過記錄遂道電流的變化就能得到有感樣品表面形貌的信息?！跚褚孳帲〢tomicforcemicroscope（AFM）當原子間距離減小到一定程度以后， 原子間的作用力將迅速上升。 因此，由顯微探針受力的大小就可以直接換算出樣品表面的高度，從而獲得樣品表面形貌的信息。10（趙丹陽）固體中的缺陷有哪些？其形成機制分別是什么？（1）電子缺陷：導(dǎo)帶電子和口帶空穴（2）點缺陷：本征點缺陷，雜質(zhì)點缺陷空位：在晶格節(jié)點位置應(yīng)有原子的地方空缺口晶體中含點缺陷的數(shù)目明顯超過平衡值。如高溫下平衡時晶體中存在一平衡空位）

間隙原子： 在晶格非節(jié)點位置，往往是晶格間隙出現(xiàn)了多余的原子，他們可能是同類原間隙原子： 在晶格非節(jié)點位置，往往是晶格間隙出現(xiàn)了多余的原子，他們可能是同類原子，也可能是異類原子。質(zhì)點進入間隙位置成為間隙原子。雜質(zhì)原子： 雜質(zhì)原子進入晶格， 其中進入間隙位置的成為間隙雜質(zhì)原子； 不替換原有的原子占據(jù)其應(yīng)有的位置的為置換雜質(zhì)原子。原子錯位：固體化合物中部分原子相互錯位。如對X占據(jù)原子錯位：固體化合物中部分原子相互錯位。如對X占據(jù)M位置。(3)線缺陷：位錯，位錯處的雜質(zhì)原子刃型位錯：把晶體看成是由晶面推擠而成的，MX化合物，M占據(jù)X的位置或者某個地方出現(xiàn)了半片晶面， 晶體的缺陷集中在口口附近，這樣的缺陷就成為刃型位錯。螺型位錯：沿著某條直線為軸，發(fā)生了平行于此軸的剪切式畸變，這條軸就稱為螺位口。螺型位錯：沿著某條直線為軸，發(fā)生了平行于此軸的剪切式畸變，這條軸就稱為螺位口。混合位錯：由刃型位錯和螺型位錯混合而成的位錯。(4)面缺陷：小角晶粒晶界，大角晶界，孿晶界，堆垛層口，相界面堆垛層口： 由晶面排列順次錯亂所引起的界面晶體而可以理解為由不同的晶面有序交替堆積而成。孿口界面：界面兩邊原子排列以界面為鏡面，共格孿口界面和非共口孿口界面。小角晶粒晶界：兩個相鄰晶粒的取向的角度大角口界：兩個相鄰晶粒的取向的角度孿口界面：界面兩邊原子排列以界面為鏡面，共格孿口界面和非共口孿口界面。小角晶粒晶界：兩個相鄰晶粒的取向的角度大角口界：兩個相鄰晶粒的取向的角度盡可能多的共格原子，共格原子越多，界面能量越低。兩邊對稱的面稱為孿晶界面， 孿晶界面分0相差很小，0在0~10°之間的晶界。0大于 10°的晶界?？诘囊?guī)律是在一個面上有相界面：熱力學(xué)平衡狀態(tài)下，不同相之間的界面。(5)體缺陷：雜質(zhì)顆粒，空口，胞狀組織，生長條紋11.(趙丹陽)□比較11.(趙丹陽)□比較弗蘭克缺陷：離開平衡位置的原子進入晶格的間隙位置。正離口脫基缺陷：正常格點原子由于熱運動躍遷到晶體表面在晶體正常格點留下空位，正離子空位和負離子空位成對產(chǎn)生，晶體體積增大。相同點：Frankel缺陷和Schttky缺陷都屬于熱缺陷。不同點：①Frankel缺陷特點：空位和間隙成對產(chǎn)生；晶體密度不變。②：Schttky缺陷的特點：對于離子晶體，為保持電中性，正離子空位和負離子空位成對產(chǎn)生，晶體體積增大。③在金屬或金屬間化合物中，Schttky缺陷形成的能量小于③在金屬或金屬間化合物中，Schttky缺陷形成的能量小于Frankel缺陷形成的能量。12（解茹月）分析堿金屬鹵化物被各種射線輻照后著色的原因。由于射線能量的不足， 各種射線的輻射均不能在晶體內(nèi)造成離子空位。 并且，室溫下的正、負離子空位擴散速率很慢，而色心的移動在顯微鏡下即可觀察到。在堿金屬鹵化物中，總是存在著肖特基缺陷，即存在正、負離子空位對，這些正、口離子空位對上帶有相反符號的電荷?？瘴粚Ρ旧聿⒉荒苁咕w著色。 在用射線對晶體照射時， 鹵離子空位俘獲一個電子便變成F心。處于F心的電子可以吸收可見光從基態(tài)激發(fā)到較高的能級狀態(tài)。而且，無論用何種射線輻射，對同一種晶體來說，產(chǎn)生的顏色總是相同的。13］陳芮 解茹月）金剛石和石墨都是由碳元素組成， 這兩種物質(zhì)在性質(zhì)上卻有顯著的差別試從其結(jié)構(gòu)中加以分析。石墨單質(zhì)的各原子間構(gòu)成正六邊形的平面結(jié)構(gòu)， 呈片狀，層與層之間有分子口， 層之間容易滑動，所以石墨質(zhì)軟，深灰色，有金屬光澤，手摸有口口感并留有深灰色痕跡。又因為正六邊形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所以石墨耐高溫，因此石墨可以做高溫潤滑劑。 石口具有良好的耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑、可口及化學(xué)穩(wěn)定性等性能。金剛石也是碳單質(zhì)， 和石墨的化學(xué)性質(zhì)基本相同， 但物理性質(zhì)卻不相同。 金剛石的碳原子間是立體的正四面體結(jié)構(gòu)， 呈金字塔形結(jié)構(gòu)， 整體上呈正八面體形狀的晶體， 結(jié)構(gòu)很穩(wěn)固，這也就導(dǎo)致了金剛石的硬度很高。 此外金剛石幾乎不導(dǎo)電， 是天然存在的最硬物質(zhì)， 它的導(dǎo)熱性很差，熔點很高，且無色透明。14（陳芮）用固體中的能帶理論來說明半導(dǎo)體導(dǎo)電的機理。半導(dǎo)體能帶下面是被價電子占滿的滿口（價帶），中間是口帶，上面是空帶。絕對溫度為0的時候，在外電場下并不導(dǎo)電。 當外界條件變化例如溫度升高或有光照時， 半導(dǎo)體的帶口較窄，口帶中少量電子可能被激發(fā)到上面的口帶中， 口能帶底部附近有了少量電子， 在外加電場下這些電子將參與導(dǎo)電。 同時，滿口中因為少了一些電子， 在口口頂部出現(xiàn)了一些空穴，在外電場作用下，也能夠起導(dǎo)電作用。所以， 半導(dǎo)體中導(dǎo)帶的電子和口帶的空穴都參與導(dǎo)電。15（張文揚）舉例說明相圖的測定方法及原理。相圖測定方法：動態(tài)法：熱分析法;高溫物性分析法；高溫動態(tài)相分析法。靜態(tài)法：合金相分析法；擴散偶微區(qū)分析法?？诜治龇ǎ豪貌祭淝€：（配制合金，測冷卻曲線，確定轉(zhuǎn)變溫度，填入坐標，繪出口分析法：利用布冷曲線：曲線。）靜態(tài)法：淬口法 （將確定的具有不同組成的試樣，在一系列預(yù)定溫度下長時間加熱，使其處于平衡狀態(tài)，將試樣迅速投入口中淬火，淬火后仍保持高溫平衡物相。）顯微鏡分析和 X射線分析，鑒定試樣中相的種類和數(shù)量等，由此確定不同溫度相變情況，作出相應(yīng)相圖。16皿文揚）舉例說明相圖在晶體生長中的應(yīng)用。1生長方法的選擇?？?：含有包金體系的反應(yīng)，一般采取助溶劑法。2生長配料：口：不同成分點生長時，配料成分與晶體成分相同。3熱處理工藝的缺點：高溫生長的晶體，在室溫是穩(wěn)定相，但在熔化溫度時進行相關(guān)的熱處理。 17（宋杰璽）□比較說明各種晶體生長方法的優(yōu)缺點。口”固相法；優(yōu)點：方法簡單，便于操作。缺點：擴散速度小，不宜生長大塊晶體。缺點：組分多，生（2皿口法;優(yōu)點：方法簡單，晶體應(yīng)力小，均勻性好，可直接觀察。缺點：組分多，生長速度慢，周期長，對控溫精度要求高。13n體口;優(yōu)點：生長速度快，晶體的純度及完整性高。缺點：難于直接觀察，生長周期也較長，較大的內(nèi)應(yīng)力。14叫熔劑法；優(yōu)點：晶體有較完整的自然外部形態(tài)。缺點：生長速度慢。（5口氣相法;優(yōu)點：晶體純度高、完整性好，宜于薄膜生長。缺點：生長速度慢。P18叫永靈）（ "由氣相生長晶體 ：X3RTLn-P□□解：dG■SdT■Vdp,當溫度轉(zhuǎn)變時有 dT■0,所以，?dG?G.?G.WBG■■Vdp,b p1設(shè)蒸氣為理想氣體時，有： pV■RT,所以，HG■■0RTdpWRTl/,piP PiP即：■G?*TLn^飽——P□□X（2）由溶液生長晶體：■s■■，■■■RTLn-（2）由溶液生長晶體：ii i Xci

DDDDDDDDDDD ■，■■口ii由■■■0■RTLnX，□:

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mTmDDTm口口口口由G■H■TS由G■H■TSDDDDDDDD■HBT(S■S)D2 1 2 1DDDDDDDDDDDDD■GDDDDDDDDDDDDD■GBIHHTIS■0dmmGm(T)■GGm(T)■Gc(T)D:BG■Lm■TT■TTDD BH■TIS■LDmm mDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDT■TBITDDDm■G■Gm(T)■Gc(T)BIH■(TBIT)ISBIHHT■■■TBS■■TBS■Lm m m19DDDDDAddingCaCl2toNaClAddingCaOtoZrO2(1).AddingYF3toCaF2□2).AddingA12O3toZrO2CaCl■■■AddingCaCl2toNaClAddingCaOtoZrO2(1).AddingYF3toCaF2□2).AddingA12O3toZrO2CaCl■■■Ca■■2ClIV'NaClNaCaO■HII2PCa"■OIV.ZrOO2YF■?■2Y■■3FIV"3 Ca FCa2AlO■■■2Al,■6OIV23 ZrOO□3).AddingY2O3toMgO 2YO■MlgO■2Y■■6O■V"TOC\o"1-5"\h\z23 Mg o Mg. AddingZrO2toA12O3 3ZrO■■■3Zr ■■6OIV "2 Al 0Al. AddingCaOtoThO2 CaO■―■Ca" ■OIV■ThOO20(趙聰聰)說明固體表面吸附的本質(zhì)。由于固體表面原子受力不對稱和表面結(jié)構(gòu)不均勻性， 具有較大的表面自由能， 故它可以吸附氣體或液體分子， 使表面自由能下降， 達到更穩(wěn)定的狀態(tài)。 其吸附力或是分子之間的范德華引力產(chǎn)生的， 稱為物理吸附， 或是固體表面與被吸附物之間形成了化學(xué)口， 稱為化學(xué)吸附。21(趙聰聰沈棟)固體表面酸、堿有什么特點？在固體表面上， Lewis酸位是一個具有空軌道的位置， 口空軌道對電子對有高度親和力。因此在這樣的位置上，當有共享吸附的堿分子給予電子對時，能量會顯著降低。固體表面上的 Lewis堿位有處于高能級可供利用的電子對。當它們與能吸附電子口的Lewis(L)酸位和 Bronsted(B)Lewis(L)酸位和 Bronsted(B)酸位。Bronsted酸位具有給出質(zhì)子的傾向。固體表面上的酸有兩種不同形式的酸位置，即Lewis酸位具有很高的電子親合力；在有水存在時， Lewis酸活性可以轉(zhuǎn)變?yōu)?Bronsted酸活性，即￡■■HO■L:OH■H■2 aOH-共享電子對；Bronsted酸位。離子束、光子束、中性粒式中， L?為OH-共享電子對；Bronsted酸位。離子束、光子束、中性粒H■為被吸附的原子，口很容易在化學(xué)反應(yīng)中移走，成為a酸或堿的強度與該位置的電子親和力有關(guān)。除此之外，還與固體表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。22(沈棟)簡要說明固體表面分析的基本原理。一般地說，表面分析技術(shù)是利用一種探測束——如電子束、子束等，有時還加上電場、磁場、熱等的作用，來探測材料的形貌、化學(xué)組成、原子結(jié)構(gòu)、原子狀態(tài)、電子狀態(tài)等方面的信息 .固體表面分析主要有三類方法。1、電學(xué)法： 它通常給出，在能量上接近于固體 Fermi能級表面態(tài)的具體數(shù)據(jù)。2、表面光譜： 它是測量射到表面以及由表面射出的粒子。 這種粒子或有關(guān)光子的測量，在一個寬的能量范圍內(nèi)，提供有關(guān)表面態(tài)的數(shù)據(jù)。

3、化學(xué)測量技術(shù)：它是比光譜更加定性的手段，但對低的態(tài)（位置）密度更為靈敏。這一類方法在考察吸附—脫附、 酸—堿化學(xué)性質(zhì)以及雙原子或多原子分子在表面成鍵的表面態(tài)中，是比較理想的。它們對低密度、但高活性的位置也是比較靈敏的。23（劉鑫口試比較固相反應(yīng)與固相合成的異同點 ;廣義而言，凡是有固態(tài)物質(zhì)參與的化學(xué)反應(yīng)都可稱為固相反應(yīng)， 即反應(yīng)物之一必須是固態(tài)物質(zhì)的反應(yīng)，才能稱之為固相反應(yīng)。狹義而言，口相反應(yīng)口指固體與固體間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的固體產(chǎn)物的過程?？谙嗪铣煽梢杂晒虘B(tài)物質(zhì)參加 ，也可以沒有固態(tài)物質(zhì)參加， （如一些溶液中的沉淀反應(yīng)，（可或者氣相反應(yīng)中有固態(tài)物質(zhì)生成的反應(yīng)等， ）只要反應(yīng)產(chǎn)物之一是固態(tài)就稱為固相合