無機功能材料習題

簡答題（測驗）1.什么是骨傳導和骨誘導？骨誘導需要滿足那些條件？答：生物活性材料植入骨環(huán)境中，骨組織將沿植人體表面或內(nèi)部孔隙攀附生長--傳導成骨性材料誘導間充質細胞分化為骨原細胞、成骨細胞，進而形成骨組織的性能--骨誘導性①存在可分化為成骨細胞的間充質細胞(即靶細胞)骨誘導三個條件：②存在引導間充質細胞向成骨細胞分化的生物化學信號③適當?shù)某晒黔h(huán)境2.簡述Fe3O4/介孔硅納米膠囊藥物緩釋機理答：將載體Fe3O4/介孔硅浸漬到藥物溶液中（B2、

DOX、布洛芬等），經(jīng)過毛細吸收藥物被裝進空腔，經(jīng)酰胺化對膠囊封口:改變外加磁場方向及強度控制藥物到達靶位，③被DHLA還原，酰胺鍵打開，藥物被釋放出來①②①+②③__3.為什么要對碳納米管純化？純化的方法有哪些？答:利用電弧放電法、激光蒸發(fā)法和催化熱裂解法制得的碳納米管外往往含有無定形碳、碳納米粒子及催化劑顆粒等雜質,影響了碳納米管的性能測試及其應用，因此要對碳納米管進行純化。純化方法：①物理法:根據(jù)碳納米管與雜質物理性質(如粒度、形狀、比重、電性能等)的不同而進行分離.如：離心分離、電泳純化、過濾純化；②化學法碳納米管具有很高的結構穩(wěn)定性,耐強酸、強堿腐蝕,而其它的雜質,如石墨微粒、碳納米粒子、富勒烯,它們的穩(wěn)定性都遠不如碳納米管?？捎盟崛コ饘俅呋瘎╊w粒，用氧化劑把其它碳成分除掉；③綜合法。

4.簡述表面帶有Si/\/\SO3H基團的MCM41合成方法答：采用后嫁接法合成①合成MCM41：5g硅酸鈉50ml水40-50℃溶解5

mol/L硫酸調pH8-96.4gCTAB凝膠溶膠攪拌10min攪拌30min130℃晶化

72

h冷卻、抽濾水洗

260℃焙燒

2

h540℃焙燒

2

h摩爾比SiO2∶CTAB∶H2O

=

1∶0.

2∶40②/_\/_\/_\

2-11，生物醫(yī)用材料的定義？答：用于與生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用的，并能對其細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的一類天然或人工合成的特殊功能材料，又稱生物醫(yī)用材料。2，生物醫(yī)學對材料的要求？答：①生物相容性②化學穩(wěn)定性③力學條件穩(wěn)定性④其它要求，如良好的空隙度、易加工成型、熱穩(wěn)定性等。

3，舉例說明生物醫(yī)用材料在實際中的應用。答：生物陶瓷（如磷酸鈣、生物玻璃、氧化鋁等）主要用于制造人工骨、骨螺釘、人工齒、牙種；納米微孔玻璃，介孔硅可以用作微孔反應器、生化分離基質、生物酶催化劑載體、藥物控制釋放體系的載體等；碳材料主要用于人工肌腱和韌帶（PLA-碳纖維復合材料）、人工心臟瓣膜（熱解碳涂層）等。5，生物陶瓷作為生物醫(yī)用材料的特點（優(yōu)點）？答：①具有良好的機械強度、硬度、抗拉強度低；②高熔點、低電導性和導熱性③陶瓷的組成范圍比較寬④陶瓷成形容易。2-2名詞解釋：①主動靶向藥物②被動靶向藥物答：主動靶向藥物：利用抗體、細胞膜表面受體或特定基因片段的專一性作用，將配位子結合在載體上，在啟動子的作用下與目標細胞表面的抗原性識別器進行特異性結合，實現(xiàn)靶向給藥的藥物。被動靶向藥物：利用藥物載體的pH敏、熱敏、磁性、光等特點在外部環(huán)境的作用下實現(xiàn)靶向給藥的藥物。2.納米藥物載體的優(yōu)越性？答：①具有高比表面，藥物擔載量大；

②將藥物包封于亞微粒中，降低輸送過程中藥物損失，調節(jié)釋藥

的速度；

③藥物顆粒為亞微米級，增加生物膜的透過性、改變在體內(nèi)的分

布、提高生物利用度等；

④通過載體表面改性，引入基因片段或光敏、熱敏等基團，

實現(xiàn)藥物靶向釋放。3.簡述Fe3O4/介孔硅納米膠囊藥物緩釋機理（略）IUPAC如何定義孔的分類。答：孔徑<2nm,微孔；2nm<孔徑<50nm，介孔；

孔徑>50nm，大孔2-32.舉出幾種常見的多孔材料。答：沸石，介孔氧化硅，多孔陶瓷，硅藻土,活性炭等3.沸石的定義和特點是什么？答：沸石---多孔硅鋁酸鹽晶體材料。特點（略）

4.沸石分子篩作為催化劑或催化劑載體有哪些優(yōu)良性能？答：優(yōu)點：①有一定大小、形狀的孔道，孔徑可調，可擇形催化；②比表面大；③一般有強酸中心，孔內(nèi)有強庫倫場起極化作用。5.什么是沸石的硅鋁比？答：分子篩骨架的硅原子與鋁原子的摩爾比例常常被簡稱為硅鋁比6.常用的表示沸石硅鋁比的方法是哪幾種?答：

用Si／Al表示，有時也用SiO2／Al2O3表示7.為什么含鋁沸石骨架是負電性的？答：因為[AlO4]帶負電而[SiO4]呈中性，故含鋁沸石骨架是負電性8.沸石表示式的通式。答：通常表示為：Mx/n[AlO2)x(SiO2)y]?wH2O9.寫出沸石硅鋁比的上限與下限，為什么會有此限制？答：上限：無窮大，下限：1。

因為根據(jù)Lowenstein規(guī)則沸石中不能出現(xiàn)Al-O-Al連接。沸石硅鋁比由低到高，其性能變化規(guī)律答：熱穩(wěn)定性增加，酸性降低11.提高沸石的硅鋁比主要有哪幾種方法？答：①直接合成②后處理（改性）：酸處理；水蒸汽處理；高溫氣相同晶取代等12.沸石分子篩的酸性種類、來源。答：L酸中心，來源：硅羥基；B酸中心，來源：三配位鋁。13.與液體酸相比，固體酸的好處有哪些？答：易分離，易回收，對設備腐蝕小，污染小14.實驗室常用的表征沸石分子篩酸性的方法。酸強度、酸種類、酸量。答：①酸強度H0越負，酸性越強測定方法：“指示劑法”、量熱法、光譜法、堿氣吸(脫)附法和色譜法來衡量②酸量：單位質量（或表面積）催化劑的酸中心的數(shù)量

測定方法：正丁胺滴定法、電位滴定法、堿氣吸(脫)附法、脈沖中毒法等③酸種類表征：NH3-TPD、Py-IR15.引入金屬離子方法通常有哪幾種？答：離子交換的方法、通過原位合成或者后處理進行表面改性、骨架改性等等。16.改善沸石分子篩的傳質性能有哪些途徑？答：①減小分子篩顆粒②增大分子篩孔徑③在微孔分子篩中引入介孔或大孔17.簡述分子篩的擇形催化的類型。答：反應物擇形、產(chǎn)物擇形、過渡態(tài)擇形18.有機胺分子在微孔分子篩合成中所起到的作用？答：反荷離子、模板劑、結構導向劑、填充劑19.微孔分子篩材料有哪些方面的應用。并舉例明？答：離子交換、吸附、催化20.Lowenstein規(guī)則內(nèi)容是什么？答：四面體位置上的兩個Al原子不能相鄰,也就是說，Al-O-Al連接是禁止的21.圖中的籠形結構單元稱為：_4668

，它由_8_個六元環(huán)和_6_個四元環(huán)構成，可以表示為：__α__籠。22.圖中的籠形結構單元稱為：_

4126886

，它由_6_個八元環(huán)構成，_8_個六元環(huán)和_12_個四元環(huán)構成，可以表示為：_α_籠。23.圖中的籠形結構單元稱為：_44488284

，它由_6_個八元環(huán)構成，_0_個六元環(huán)和_12_個四元環(huán)構成，可以表示為：__γ_籠。24.根據(jù)圖，ZSM-5的基本結構單元由_8_個五元環(huán)構成，稱為_58_單元，ZSM-5的孔道體系由_十_元環(huán)直線形孔道和_Z形_的十元環(huán)孔道相互垂直交叉形成。2-41，介孔材料合成的基本路線？表面活性劑溶劑（水或有機溶劑）表面活性溶劑無機物種酸或堿無機有機復合物水熱或陳化處理洗滌、過濾、干燥煅燒或萃取介孔材料↓→←↑↓↓↓↓↓↓2，介孔材料合成體系中各因素間的相互影響？答：介孔材料合成體系的主要組分是：①無機物種②模板劑③溶劑相。各組分間作用包括：①無機物種間的作用（I-I）:根據(jù)溶膠-凝膠化學，原料水解和縮聚速度必須適當，經(jīng)水熱等處理后聚合程度提高；②有機模板劑間的作用（O-O）：形成膠團、膠束、囊泡等有序液晶結構；③無機物種與有機模板間的作用（I-O），在介孔材料合成中起主要作用:通過表面活性劑親水基團與無機組分間的氫鍵、離子鍵等作用引導無機組分在有機模板間的聚合，形成有序結構。3，介孔材料合成的機理？答：①液晶模板機理(LCT)：LCT機理認為表面活性劑濃度一定時,會由膠團自發(fā)形成高級有序液晶結構,其分子通過與無機物分子間作用力的誘導(目前認為作用力主要為靜電作用或氫鍵作用),使無機反應物中間物在反應過程中沿液晶模板定向排列,形成有序結構。②協(xié)同作用機理(CFM)：CFM機理認為表面活性劑的液晶相是在加入無機反應物后形成的,無機物種與表面活性劑分子間通過協(xié)同作用和界面電荷匹配自組裝形成有序介觀結構。4，介孔材料修飾(有機官能化)的常用方法，及修飾效果？①共沉淀法（直接法）

原理：

R=烷基、巰基、氨基、氰基、乙烯基等優(yōu)點:合成方法簡單;缺點：限于穩(wěn)定的有機基團、引入基團量少。②后嫁接法優(yōu)點:可以控制修飾量、可多步修飾、可控制表面性質、可控制內(nèi)外表面修飾5，當前介孔材料研究內(nèi)容？答：①合成、表征介孔納米結構材料,結合無機或有機功能材料復合、組裝與雜化的理論進行研究;②合成機理研究,利用計算機模擬技術及現(xiàn)代表征技術手段,從分子水平或微觀結構上更好的理解有機表面活性劑-無機物骨架之間的相互作用;③尋找新的模板分子,設計特殊的空間結構,為介孔納米結構材料的合成創(chuàng)造新的合成路線;④通過形貌的控制,制備出不同形狀,性質各異的材料;⑤開展介孔納米結構材料在催化、有機高分子分離、電子器件、傳感器等方面的實際應用。6，介孔材料的應用領域？并舉一個實例詳細說明。答：①催化：如MCM-41催化重油裂解、加氫異構化、烯烴低聚等反應；

②生物醫(yī)藥領域：如細胞/DNA分離,控釋藥物等；

③環(huán)境化學：降解有機廢物、凈水、去除重離子等；

④代替多孔硅膠作氣相色譜固定相；

⑤納米材料合成的模板劑2-51.碳納米管具有哪些優(yōu)異性能？①力學性能：楊氏模量1-5GPa

(鋼的100倍)，拉伸強度10-150GPa(高強鋼20倍)，韌性（拉伸40%無明顯脆性形變、斷裂），長徑比100-1000，密度1.33-1.4g/cm3（鋼的1/6），最強纖維。②電性能：根據(jù)螺旋結構不同分為分為金屬性和半導體性；管徑>6nm,導電性下降；管徑<6nm，優(yōu)良導電性；管徑<0.7nm超導體。

③熱性能:耐熱：真空2800，空氣700；導熱率：300W/(mK);一維導熱，管間不傳熱。

④場發(fā)射功能：電極間隔1μm時，1-3ev可以激發(fā)激光。

⑤儲氫性能:SWNT0.39%,MWNT5.7%。

⑥吸附性能：氧化碳納米管吸附Pb2+、Cu2+、Cd2+。（最大吸附量:97.08,28.49,10.86mg/g）2.為什么要對碳納米管純化？純化的方法有哪些？答:利用電弧放電法、激光蒸發(fā)法和催化熱裂解法制得的碳納米管外往往含有無定形碳、碳納米粒子及催化劑顆粒等雜質,影響了碳納米管的性能測試及其應用，因此要對碳納米管進行純化。純化方法：①物理法:根據(jù)碳納米管與雜質物理性質(如粒度、形狀、比重、電性能等)的不同而進行分離.如：離心分離、電泳純化、過濾純化；②化學法：碳納米管具有很高的結構穩(wěn)定性,耐強酸、強堿腐蝕,而其它的雜質,如石墨微粒、碳納米粒子、富勒烯,它們的穩(wěn)定性都遠不如碳納米管?？捎盟崛コ饘俅呋瘎╊w粒，用氧化劑把其它碳成分除掉；③綜合法。

3.為什么對碳納米管進行表面修飾？碳納米管的表面修飾可分為幾類？答：原因：①合成的碳納米管純度不高、均勻性差、本身有許多缺陷；②溶解性差；③化學選擇性差；④未知的毒性。

按作用力類型分為：①非共價鍵修飾（修飾分子與碳管通過分子間作用力結合，不損傷碳管的π體系）如聚合物官能化、生物分子官能化、芳香化合物官能化等。

②共價鍵修飾：a端基修飾:酰氯化反應酯化反應酰胺化反應b側壁修飾:共價附著、

鹵化反應、卡賓或氮賓加成、Bingle-Hirsch反應、[3+2]環(huán)加成4.