無機(jī)固體化學(xué)課件

無機(jī)固體化學(xué)無機(jī)固體化學(xué)1主要內(nèi)容制備方法—固態(tài)反應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)：晶體物質(zhì)的特性；空間點(diǎn)陣；晶胞和晶系；14種Bravais晶格類型緊密密堆積：等徑球體的密堆積；密堆積的應(yīng)用重要結(jié)構(gòu)類型：分立結(jié)構(gòu)單元；無限一維鏈狀結(jié)構(gòu)；無限二維層狀結(jié)構(gòu)；無限三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)晶體中的缺陷：固有缺陷；非整比缺陷；晶體的色心與缺陷；非整比化合物非金屬固體材料陶瓷：陶瓷；固體電解質(zhì)；高溫超導(dǎo)陶瓷；生物陶瓷；沸石和分子篩：A型分子篩主要內(nèi)容制備方法—固態(tài)反應(yīng)2習(xí)題6.2,3,5,6,8,1129.7,9,13,19習(xí)題6.2,3,5,6,8,113固體化學(xué)固體化學(xué)是一門新興學(xué)科，關(guān)心固體材料合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用固體材料：無機(jī)材料（金屬、有機(jī)固體、礦物）；功能材料無機(jī)固體：結(jié)構(gòu)類型的多樣性和復(fù)雜性固體化學(xué)固體化學(xué)是一門新興學(xué)科，關(guān)心固體材料合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)4固體化學(xué)無機(jī)固體：結(jié)構(gòu)類型的多樣性和復(fù)雜性：描述和分類；控制晶體結(jié)構(gòu)的影響因素。固體的缺陷結(jié)構(gòu)固體化學(xué)無機(jī)固體：5固體化學(xué)合成方法：固相反應(yīng)、氣相輸運(yùn)、沉淀法和電化學(xué)法樣品狀態(tài)：?jiǎn)尉?、粉末、燒結(jié)塊

表征方法：X射線衍射方法和顯微技術(shù)固體化學(xué)合成方法：6固體化學(xué)體系的相圖化學(xué)鍵理論性質(zhì)與功能結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系固體化學(xué)體系的相圖7制備方法—固態(tài)反應(yīng)燒MgO和Al2O3生成尖晶石MgAl2O4反應(yīng)條件:1200oC開始有明顯反應(yīng)，必須在1500oC將粉末樣品加熱數(shù)天，反應(yīng)才能完全。影響因素：表面積與接觸面積產(chǎn)物相的成核速度離子的擴(kuò)散速度制備方法—固態(tài)反應(yīng)燒MgO和Al2O3生成尖晶石MgAl2O8制備方法—固態(tài)反應(yīng)共沉淀作為固態(tài)反應(yīng)的初產(chǎn)物（Precursor）MFe2O4(M=Zn,Co,Mn,Ni)ZnFe2O4Fe2(OX)3+Zn(OX)ZnFe2O4不適應(yīng)的情況：反應(yīng)物溶解度相差較大；反應(yīng)物不以相同的速度產(chǎn)生沉淀：常形成過飽和溶液制備方法—固態(tài)反應(yīng)共沉淀作為固態(tài)反應(yīng)的初產(chǎn)物（Precurs9制備方法—固態(tài)反應(yīng)前驅(qū)物（precursor)法:(NH4)2Mg(CrO4)26H2OMgCr2O4CoCr2O74C5H5NCoCr2O4制備方法—固態(tài)反應(yīng)前驅(qū)物（precursor)法:10制備方法—溶液、熔體、玻璃和凝膠中的結(jié)晶作用溶液和溶膠：NaAl(OH)4+Na2SiO3+NaOH(Naa(AlO2)b(SiO2)c

NaOHH2ONax(AlO2)x(SiO2)y

mH2O制備方法—溶液、熔體、玻璃和凝膠中的結(jié)晶作用溶液和溶膠：11制備方法—溶液、熔體、玻璃和凝膠中的結(jié)晶作用制備方法—溶液、熔體、玻璃和凝膠中的結(jié)晶作用12制備方法—溶液、熔體、玻璃和凝膠中的結(jié)晶作用Li2O+SiO2Li2Si2O5(玻璃)1100oCLi2Si2O5(晶體)500—700oC制備方法—溶液、熔體、玻璃和凝膠中的結(jié)晶作用1100oCL13制備方法—?dú)庀噙\(yùn)輸法Pt(s)+O2PtO2(g)>1200oC低溫WO2(s)+I2(g)WO2I2(g)1000oC800oCCr2O3(s)+3/2O22CrO3(g)2CrO3(g)+NiO(s)NiCr2O4(s)+3/2O2

制備方法—?dú)庀噙\(yùn)輸法Pt(s)+O214制備方法—插入反應(yīng)石墨插層化合物:3.35?C3.6FtoC4.0FC8K石墨/FeCl3C8Br制備方法—插入反應(yīng)石墨插層化合物:3.35?15制備方法—插入反應(yīng)TiS2插層化合物:xC4H9Li+TiS2LixTiS2+x/2C8H18n-C6H14Ar插入物：M+,Cu+,Ag+,H+,NH3,NR3,M(C5H5)2底物：Ta2S2C,NiPS3,FeOCl,V2O5,MoO3,TiO2,MoO2,WO3制備方法—插入反應(yīng)TiS2插層化合物:xC4H9Li+T16制備方法—離子交換反應(yīng)Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+SpinelblockSpinelblockConductionplaneM+,Ag+,Cu+Tl+,NH4+,In+Ga+,NO+,H3O+-Al2O3硅酸鹽蒙脫土高嶺土水滑石硅石和云母等

制備方法—離子交換反應(yīng)Na+Na+Na+Na+Na+Na+N17制備方法—電化學(xué)方法CaTiO3+CaCl2CaTi2O4Na2WO4+WO3NaxWO3Na2CrO4+Na2SiF6Cr3Si制備方法—電化學(xué)方法CaTiO3+CaCl218制備方法—薄膜的制備化學(xué)與電化學(xué)方法陰極濺射真空蒸發(fā)制備方法—薄膜的制備化學(xué)與電化學(xué)方法19制備方法—水熱法水的作用：液態(tài)水和氣態(tài)水是傳遞壓力的媒介：在高壓下絕大多數(shù)反應(yīng)物均能部分溶解于水，使反應(yīng)在液或者氣相中進(jìn)行。水的臨界溫度是374oC典型例子：人造石英制備方法—水熱法水的作用：20制備方法—高壓法金剛石制備方法—高壓法金剛石21固體物質(zhì)的分類微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)晶態(tài)固體原子排列的長(zhǎng)程有序性，即晶體的原子在三維空間的排列沿著每個(gè)點(diǎn)陣直線的方向，原子有規(guī)則地重復(fù)出現(xiàn)。非晶態(tài)固體原子的排列從總體上是無規(guī)則的。但是鄰近原子的排列是有一定的規(guī)律，即短程有序。

固體物質(zhì)的分類微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)22晶體的宏觀特征規(guī)則的幾何外形規(guī)則的幾何多面體外形表明晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)是規(guī)則的。

晶面角守恒

相對(duì)應(yīng)的各晶面之間的夾角保持恒定晶體的宏觀特征規(guī)則的幾何外形相對(duì)應(yīng)的各晶面之間的夾角保持恒定23有固定的熔點(diǎn)物理性質(zhì)的各向異性（如外形，晶體力學(xué)性質(zhì)）表明晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的規(guī)則性在不同方向是不一致的。對(duì)稱性晶體的宏觀特征晶體的宏觀特征24晶體的微觀特征晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)=點(diǎn)陣+結(jié)構(gòu)基元一維點(diǎn)陣，結(jié)構(gòu)基元：(-CH2)2晶體的微觀特征晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)25二維點(diǎn)陣,結(jié)構(gòu)基元：[B(OH)3]2點(diǎn)陣參數(shù)a,b,二維點(diǎn)陣,結(jié)構(gòu)基元：[B(OH)3]2點(diǎn)陣參數(shù)26三維點(diǎn)陣NaCl結(jié)構(gòu)類型的晶胞點(diǎn)陣參數(shù)：a,b,c,,,三維點(diǎn)陣NaCl結(jié)構(gòu)類型的晶胞點(diǎn)陣參數(shù)：27七大晶系三斜，單斜，正交，四方，三凌，六方，立方14種Bravais晶格類型P，C，I，F(xiàn)32種點(diǎn)群230種空間群晶體的微觀特征七大晶系晶體的微觀特征28有衍射效應(yīng)：晶體相當(dāng)于一個(gè)三維光柵，能使一定波長(zhǎng)的X-射線、電子流、中子流產(chǎn)生衍射效應(yīng)晶體的微觀特征有衍射效應(yīng)：晶體的微觀特征29只有玻璃轉(zhuǎn)化溫度，無熔點(diǎn)沒有規(guī)則的多面體幾何外型，可以制成玻璃體，絲，薄膜等特殊形態(tài)物理性質(zhì)各向同性均勻性來源于原子無序分布的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律，無晶界。非晶體的宏觀特征晶體與非晶體的宏觀性質(zhì)有明顯區(qū)別只有玻璃轉(zhuǎn)化溫度，無熔點(diǎn)非晶體的宏觀特征晶體與非晶體的宏觀性30長(zhǎng)程無序，無平移對(duì)稱性非晶體的微觀特征長(zhǎng)程無序，無平移對(duì)稱性非晶體的微觀特征31衍射為彌散的暈和寬化的衍射帶短程有序衍射為彌散的暈和寬化的衍射帶32按照化學(xué)組成金屬無機(jī)有機(jī)按照固體中原子之間結(jié)合力的本質(zhì)

離子晶體共價(jià)晶體金屬晶體分子晶體氫鍵晶體固體物質(zhì)的分類按照化學(xué)組成固體物質(zhì)的分類33金屬原子的堆積方式非密置層堆積密置層堆積金屬原子的堆積方式非密置層堆積密置層堆積34簡(jiǎn)單立方堆積非密置層堆積空間利用率只有52%，是金屬中最不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，只有少數(shù)金屬如α-Po屬于這種類型。配位數(shù)晶胞所含原子數(shù)簡(jiǎn)單立方堆積非密置層堆積空間利用率只配位數(shù)晶胞所含原子數(shù)35體心立方堆積非密置層堆積周期表中堿金屬Li,Na,K,Rb,Cs和一些過渡金屬V,Nb,Ta,Cr,Mn,Fe等20多種金屬屬于體心立方晶體。配位數(shù)晶胞所含原子數(shù)體心立方堆積非密置層堆積周期表中堿金屬Li,Na,K,36面心立方密堆積密置層按三層一組相互錯(cuò)開，第四層正對(duì)著第一層的方式堆積而成。配位數(shù)晶胞所含原子數(shù)74%Ca,Sr,Pt,Pd,Cu,Ag等約50多種金屬面心立方密堆積密置層按三層一組相互錯(cuò)開，第四層正對(duì)著第一層的37無機(jī)固體化學(xué)ppt課件38六方密堆積密置層堆積配位數(shù)晶胞所含原子數(shù)Be,Mg,Sc,Ti,Zn,Cd等金屬原子屬于六方密堆積結(jié)構(gòu)空間利用率六方密堆積密置層堆積配位數(shù)晶胞所含原子數(shù)Be,Mg,Sc39無機(jī)固體化學(xué)ppt課件40一個(gè)球8T6O4T+,4T-一個(gè)球8T6O4T+,4T-41常見的離子晶體類型（NaCl，CsCl，立方ZnS，六方ZnS，CaF2，TiO2）結(jié)構(gòu)型式常見的離子晶體類型（NaCl，CsCl，立方ZnS，六方Zn42NaCltype面心立方結(jié)構(gòu)表6-5MgOTiNSiCAgClNaCltype面心立方結(jié)構(gòu)表6-543CsCltype簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)高壓下：NaClorCsCl?CsCltype簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)高壓下：44CaF2型Na2OCaF2型Na2O45紅鎳礦型結(jié)構(gòu)NiAs紅鎳礦型結(jié)構(gòu)NiAs46立方ZnS（閃鋅礦型）面心立方結(jié)構(gòu)六方ZnS立方ZnS（閃鋅礦型）面心立方結(jié)構(gòu)六方ZnS47TiO2（金紅石）型hcpTiO2（金紅石）型hcp48半徑比規(guī)則半徑比配位數(shù)晶體構(gòu)型0.225～0.4144ZnS型0.414～0.7326NaCl型0.732～1.0008CsCl型半徑比規(guī)則半徑比配位數(shù)晶體構(gòu)型0.225～0.4144ZnS49復(fù)雜氧化物礦物

－－鈣鈦礦鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜氧化物礦物

－－鈣鈦礦鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)50復(fù)雜氧化物礦物

－－尖晶石尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)（A）和配位多面體的配置圖（B）

AB2X4A代表二價(jià)的鎂、鐵、鋅、錳；B代表三價(jià)的鐵、鋁、鉻。復(fù)雜氧化物礦物

－－尖晶石尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)（A）和配位多面體51氫氧化物礦物

－－水鎂石水鎂石的晶體結(jié)構(gòu)氫氧化物礦物

－－水鎂石水鎂石的晶體結(jié)構(gòu)52結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型53固體的缺陷結(jié)構(gòu)缺陷類型點(diǎn)缺陷、線缺陷（位錯(cuò)現(xiàn)）、面缺陷（層錯(cuò)、晶界點(diǎn)缺陷（pointdefect）點(diǎn)缺陷是在晶體晶格結(jié)點(diǎn)上或鄰近區(qū)域偏離其正常結(jié)構(gòu)的一種缺陷空位晶格結(jié)點(diǎn)上的原子作熱運(yùn)動(dòng)平衡位置某原子有足夠大的能量，克服周圍原子對(duì)它的制約，跳出其所在的位置空結(jié)點(diǎn)固體的缺陷結(jié)構(gòu)缺陷類型空位54肖脫基(Schottky)空位脫位原子進(jìn)入其他空位或遷移至晶界或晶體表面所形成的空位弗蘭克爾(Frenkel)空位脫位原子擠入晶格結(jié)點(diǎn)的間隙中所形成的空位間隙原子擠入間隙的原子置換原子占據(jù)在原來晶格結(jié)點(diǎn)的異類原子肖脫基(Schottky)空位55

1-大的置換原子

2-肖脫基空位

3-異類間隙原子

4-復(fù)合空位5-弗蘭克爾空位6-小的置換原子

1-大的置換原子

2-肖脫基空位

3-異類間隙原子56固體中點(diǎn)缺陷的類型Schottky缺陷：一個(gè)空位原子（金屬）一個(gè)正離子空位和一個(gè)負(fù)離子空位(MX型離子固體)一個(gè)正離子空位和兩個(gè)負(fù)離子空位(MX2型離子固體)固體中點(diǎn)缺陷的類型Schottky缺陷：57Frenkel缺陷：同時(shí)產(chǎn)生空位和填隙原子（或離子）空位的數(shù)目與填隙原子數(shù)相等正離子或負(fù)離子，可能性？固體中點(diǎn)缺陷的類型Frenkel缺陷：固體中點(diǎn)缺陷的類型58點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷59外來異價(jià)離子產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷當(dāng)存在帶較高電荷的雜質(zhì)離子時(shí)，正常晶格位置失去的離子可以被補(bǔ)償存在高價(jià)正離子時(shí)產(chǎn)生的Schottky缺陷外來異價(jià)離子產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷當(dāng)存在帶較高電荷的雜質(zhì)離子時(shí)，正常晶60由于過渡金屬有多種價(jià)態(tài)，因而摻入雜質(zhì)會(huì)引起晶格中金屬離子價(jià)態(tài)的變化。使NiO的顏色變?yōu)榛液谏珜?dǎo)電性發(fā)生變化（有絕緣體變?yōu)榘雽?dǎo)體）外來異價(jià)離子產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷由于過渡金屬有多種價(jià)態(tài)，因而摻入雜質(zhì)會(huì)引起晶格中金屬離子價(jià)態(tài)61色中心(F中心)在離子晶體中，如果空位不是真正空的，而在該位置中包含了一個(gè)電子，這種缺陷稱為色中心。例如將少量金屬Na摻入NaCl晶體中，晶格的能量使Na電離產(chǎn)生Na＋和e-，該電子占據(jù)了晶格的一個(gè)負(fù)離子空位。該中心可能吸收可見光使化合物有色。色中心(F中心)在離子晶體中，如果空位不是真正空的，而在該位62線缺陷晶體中沿某一條線附近的原子的排列偏離了理想的晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，如錯(cuò)位。刃位錯(cuò)：當(dāng)晶體中有一個(gè)晶面在生長(zhǎng)過程中中斷了在相隔一層的兩個(gè)晶面之間造成了短缺一部分晶面像在兩個(gè)相鄰的晶面之間插入了一個(gè)不完整的晶面使晶體中的一部分原子受到擠壓，而另一部分原子受到拉伸線缺陷晶體中沿某一條線附近的原子的排列偏離了理想的晶體點(diǎn)陣結(jié)63螺旋位錯(cuò)：晶面的生長(zhǎng)并未中斷斜面地繞著一根軸線生長(zhǎng)起來地，每繞軸線盤旋一圈，就上升一個(gè)晶面間距。螺旋位錯(cuò)：晶面的生長(zhǎng)并未中斷64面缺陷用金相顯微鏡觀察經(jīng)過磨光并浸飾過的金屬表面，可以看出它是由許多小的晶粒組成的。單晶體：每一個(gè)晶粒多晶體：許多單晶顆粒體組成的固體晶粒界面：多晶體中不同取向的晶粒之間的界面晶粒間界附近的原子排列比較紊亂，構(gòu)成了面缺陷。面缺陷用金相顯微鏡觀察經(jīng)過磨光并浸飾過的金屬表面，可以看出它65體缺陷

在三維方向上尺寸都比較大的缺陷。固體中包藏的雜質(zhì)、沉淀和空洞等。這些缺陷和基質(zhì)晶體已經(jīng)不屬于同一物相，是異相缺陷．體缺陷在三維方向上尺寸都比較大的缺陷。66固體的電性質(zhì)固體的電性質(zhì)67非整比化合物許多固體無機(jī)化合物的組成可變。當(dāng)原子為非簡(jiǎn)單整數(shù)時(shí)，這樣的化合物屬于非整比化合物（非計(jì)量化合物）。

氫化物VH0.56CeH2.69氧化物TiO0.69-1.33FeO1.055-1.19CeO1.65-1.812）硫化物Fe0.88SCu1.7S硒化物Cu1.65SeCrSe1.3

三元化合物CuFeS1.94

非整比化合物許多固體無機(jī)化合物的組成可變。硫化物Fe68非整比化合物的類型點(diǎn)缺陷是形成非整比化合物的重要原因離子（或原子）的空位缺陷

Fe1-xO氧離子按ccp排列，亞鐵離子充滿所有八面體空穴實(shí)際上有一些位置是空的，而另一些位置（為了保持電中性）由Fe3+占據(jù)實(shí)際氧化亞鐵組成應(yīng)在Fe1-xO（其中1-x在0.84～0.95）之間。Fe0.95O更確切表示為FeII0.85FeIII0.1O。非整比化合物YBa2Cu3O7-0.1

非整比化合物的類型非整比化合物YBa2Cu3O7-0.169非整比化合物的類型雜質(zhì)離子的部分取代缺陷

當(dāng)兩種離子半徑相差較小（x），結(jié)構(gòu)相似，電負(fù)性相近時(shí)，則這兩種離子可按任意比例進(jìn)行取代。

PbZr1-xTixO3

Mg2-xZnxSiO4

填隙缺陷

PdHx

非整比化合物離子（或原子）的空位缺陷非整比化合物的類型非整比化合物離子（或原子）的空位缺陷70非整比化合物NaCl1-xZn1+xOCd1-xSUO2+xNa1-2xCaxClCa1-xYxF2+xZr1-xCaxO2-xLixSi1-xAlO2非整比化合物NaCl1-x71晶體化合物發(fā)生化學(xué)組成偏離是由于晶體內(nèi)存在著原子或電子缺陷的關(guān)系。非整比化合物是一類重要的材料:半導(dǎo)體、催化非整比化合物晶體化合物發(fā)生化學(xué)組成偏離是由于晶體內(nèi)存在著原子或電子缺陷的72導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體能帶理論

F.布洛赫和L.N.布里淵金屬中能帶的產(chǎn)生N個(gè)原子軌道交疊N/2個(gè)成鍵分子軌道和N/2個(gè)反鍵分子軌道EAOAOMO1234n導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體能帶理論EAOAOMO1234n73固體的能帶結(jié)構(gòu)與

原子間距的關(guān)系價(jià)帶（成鍵性質(zhì)和反鍵性質(zhì)）禁帶(forbiddengap)原子實(shí)的軌道a和兩個(gè)價(jià)軌道b和c固體的能帶結(jié)構(gòu)與

原子間距的關(guān)系價(jià)帶（成鍵性質(zhì)和反鍵性質(zhì)）74能帶對(duì)固體導(dǎo)電性的影響固體的導(dǎo)電性與能帶結(jié)構(gòu)以及能帶的填滿程度有關(guān)絕緣體(insulator)金剛石的能帶結(jié)構(gòu)能帶對(duì)固體導(dǎo)電性的影響固體的導(dǎo)電性與能帶結(jié)構(gòu)以及能帶的填滿程75導(dǎo)體(conductor)金屬中有部分充滿的能帶時(shí)Na(1s2,2s2,2p6,3s1)元素周期表中第I族元素堿土金屬形成的晶體能帶對(duì)固體導(dǎo)電性的影響導(dǎo)體(conductor)能帶對(duì)固體導(dǎo)電性的影響76半導(dǎo)體從能帶結(jié)構(gòu)上來看，基本上同絕緣體相似，只是禁帶較窄，一般在200kJ/mol以下?？梢砸揽繜峒ぐl(fā)把滿帶（價(jià)帶）的電子激發(fā)到空帶（從而成為導(dǎo)帶）于是半導(dǎo)體具有導(dǎo)電性能能帶對(duì)固體導(dǎo)電性的影響半導(dǎo)體能帶對(duì)固體導(dǎo)電性的影響77金屬、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶圖電子是在不滿的帶?還是在滿帶?導(dǎo)帶的底能級(jí)表示為Ec，價(jià)帶的頂能級(jí)表示為Ev，Ec與Ev之間的能量間隔稱為禁帶Eg金屬、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶圖電子是在不滿的帶?還是在滿帶78金屬、半導(dǎo)體和絕緣體的

導(dǎo)電率的差別金屬非常容易導(dǎo)電，

在104-105–1cm-1范圍；絕緣體完全不導(dǎo)電，

10-5

–1cm-1;半導(dǎo)體介于兩者之間，

在10-5-103–1cm-1范圍。三者的值的界限系人為，一般會(huì)有重疊交叉。大多數(shù)半導(dǎo)體與絕緣體的導(dǎo)電率隨溫度增加而迅速增加，而金屬的導(dǎo)電率隨溫度上升呈現(xiàn)微小而緩慢的下降。金屬、半導(dǎo)體和絕緣體的

導(dǎo)電率的差別金屬非常容易導(dǎo)電，在79半導(dǎo)體的導(dǎo)電方式有兩種：電子導(dǎo)電:具有此種導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為n型半導(dǎo)體;空穴導(dǎo)電:具有此種導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體和非本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是純物質(zhì)Ge和Si的禁帶約60KJ/mol和100KJ/mol,是典型的半導(dǎo)體III-V族化合物半導(dǎo)體半導(dǎo)體的導(dǎo)電方式有兩種：半導(dǎo)體80非本征半導(dǎo)體本征基質(zhì)在Si和Ge的晶格中摻入如P、AS等第V族或Ga、In等第III族元素。摻入磷n型導(dǎo)電半導(dǎo)體摻入鎵p型導(dǎo)電非本征半導(dǎo)體本征基質(zhì)半導(dǎo)體摻入鎵81非本征半導(dǎo)體非本征基質(zhì)Na1+xClLixNi1-xOMoO3-xMoO3-xFxCaTiO3-xFx半導(dǎo)體非本征半導(dǎo)體非本征基質(zhì)半導(dǎo)體82半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很特別，純度是其重要的影響因素。由于半導(dǎo)體對(duì)于雜質(zhì)的極度敏感性很難制造出完全純凈的本征物質(zhì)。因此實(shí)際上半導(dǎo)體器件幾乎都是由摻雜物質(zhì)制造的；通過極少量的雜質(zhì)，半導(dǎo)體的電子性能可以上百萬倍的變化。半導(dǎo)體半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很特別，純度是其重要的影響因素。半導(dǎo)體83超導(dǎo)體超導(dǎo)現(xiàn)象1911年,氦液化器發(fā)明人---荷蘭科學(xué)家Onnes偶然發(fā)現(xiàn)，在液氦溫度(4.2K)下，汞的電阻突然消失了。這種電阻率為零現(xiàn)象被物理學(xué)家稱為超導(dǎo)現(xiàn)象。超導(dǎo)現(xiàn)象僅當(dāng)物質(zhì)處于臨界溫度

TC、臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度

HC和臨界電流密度

JC以下的條件下，才能發(fā)生。無限大、電阻為零，與磁性緊密相關(guān)，亦屬于磁功能材料。超導(dǎo)體超導(dǎo)現(xiàn)象84高溫超導(dǎo)材料直至1986年上半年，人類所發(fā)現(xiàn)的最好超導(dǎo)材料仍然是1973年獲得的Nb3Ge(TC=23.2K)，只能在液氦溫度下使用。氦氣稀少、液化困難，液氦保溫和使用不便、價(jià)格昂貴；氮?dú)庳S富、液化容易，液氮保溫和使用較方便、價(jià)格可以接受（價(jià)格僅為液氦的1/1000）尋求至少能在液氮溫度下使用的超導(dǎo)材料。高溫超導(dǎo)材料直至1986年上半年，人類所發(fā)現(xiàn)的最好超導(dǎo)材料85熱門研究領(lǐng)域高溫超導(dǎo)材料：臨界溫度TC高于液氮溫度（77K）的超導(dǎo)材料的簡(jiǎn)稱。1986年1月，瑞士科學(xué)家Müller等發(fā)現(xiàn)：BaxLa5–xCu5O6(3-y)氧化物陶瓷在30K時(shí)出現(xiàn)超導(dǎo)性轉(zhuǎn)變，到13K時(shí)電阻為零。同年底，美國、日本科學(xué)家宣布：重復(fù)了Müller等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引發(fā)了全世界的高溫超導(dǎo)研究熱。理想：實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。熱門研究領(lǐng)域高溫超導(dǎo)材料：臨界溫度TC高于液氮溫度（786中國高溫超導(dǎo)研究

獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷中科院公布了北大趙忠賢等人的結(jié)果：一種鐿-鋇-銅-氧（YBCO）系陶瓷，TC=93K已證實(shí)，各種YBCO系超導(dǎo)陶瓷中，實(shí)際產(chǎn)生超導(dǎo)作用的是Y1Ba2Cu3O7~8相（A相）。中科院上海硅酸鹽所確定Y1Ba2Cu3O7~8相的晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)稱性C2v.中國科大的鉍-鉛-銅-氧系陶瓷，TC=132K中國高溫超導(dǎo)研究

獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷中科院公布了北大趙忠賢等人的結(jié)果：87MxC60超導(dǎo)體C60分子對(duì)稱性僅低于球?qū)ΨQ，屬于Kh群；其晶體為面心立方結(jié)構(gòu)，對(duì)稱性很高，無超導(dǎo)性。必須摻雜，以降低其對(duì)稱性。已證明，摻雜金屬原子的MxC60晶體呈現(xiàn)出超導(dǎo)性，且有較高的TC。K3C60，Rb3C60，Rb2CsC60，RbCs2C60，Cs3C60

TC18K,28K,30K,33K,30KMxC60超導(dǎo)體難以替代超導(dǎo)陶瓷。MxC60超導(dǎo)體C60分子對(duì)稱性僅低于球?qū)ΨQ，屬于Kh群；88超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景盡管超導(dǎo)的理論研究落后，但其實(shí)驗(yàn)成果喜人、應(yīng)用前景誘人。重要應(yīng)用的6個(gè)方面：能量的產(chǎn)生、傳輸和儲(chǔ)存超導(dǎo)線圈可使發(fā)電機(jī)的能量損失減少80%，超導(dǎo)磁體用于核電站，超導(dǎo)體導(dǎo)線的電力傳輸損耗僅為銅線的10%左右。交通運(yùn)輸磁懸浮列車日本1979年（液氦下超導(dǎo)磁體）時(shí)速517km。磁懸浮汽車等。超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景盡管超導(dǎo)的理論研究落后，但其實(shí)驗(yàn)成果喜人、89電子技術(shù)領(lǐng)域超導(dǎo)電路極少或不發(fā)熱，可使芯片小而功能強(qiáng)大，超導(dǎo)開關(guān)管可在弱磁場(chǎng)下獲得強(qiáng)電流變化。分析檢測(cè)儀器和傳感器超導(dǎo)磁體磁共振成相儀，用于醫(yī)療診斷；超導(dǎo)量子干涉器件可檢測(cè)人體的極微弱磁場(chǎng)。航天和軍事技術(shù)領(lǐng)域超導(dǎo)體磁屏蔽、天線、電磁炮?；A(chǔ)科學(xué)超導(dǎo)磁體用于加速器等。超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景電子技術(shù)領(lǐng)域超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景90無機(jī)籠狀化合物無機(jī)籠狀化合物種類繁多。如(1)硼烷及其硼烷衍生物(碳硼烷，金屬碳硼烷)(2)碳的簇合物(金剛石，富勒烯，納米碳管)一種微孔型的具有骨架結(jié)構(gòu)的晶體骨架中有大量的水空穴，空穴之間有許多直徑相同的孔道相聯(lián)。(3)分子篩無機(jī)籠狀化合物無機(jī)籠狀化合物種類繁多。如一種91由硅氧四面體和鋁氧四面體連接成的四元環(huán)和六元環(huán)沸石型分子篩基本結(jié)構(gòu)單元硅氧四面體和鋁氧四面體四元環(huán)和六元環(huán)網(wǎng)格狀骨架骨架的中空部分(即分子篩的空穴)稱作籠。由硅氧四面體和鋁氧四面體連接成的四元環(huán)和六元環(huán)沸石型分子篩92人工合成了大量沸石分子篩品種。將膠態(tài)SiO2、Al2O3與四丙基胺的氫氧化物水溶液于高壓釜中加熱至l00～200℃，再將所得的微晶產(chǎn)物在空氣中加熱至500℃燒掉季胺陽離子中的C、H和N即轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鹽沸石。晶型不同和組成硅鋁比的差異A、X、Y、M…等型號(hào)；孔徑大小3A、4A、5A，10X…等。人工合成了大量沸石分子篩品種。93A型分子篩β籠α籠

A型分子篩943個(gè)8元環(huán)8個(gè)6元環(huán)12個(gè)4元環(huán)八元環(huán)孔徑(420pm)六元環(huán)和四元環(huán)的孔徑僅為220pm和140pm3個(gè)8元環(huán)8個(gè)6元環(huán)12個(gè)4元環(huán)八元環(huán)孔徑(420pm)六95無機(jī)固體化學(xué)ppt課件96各種沸石分子篩或因骨架、硅鋁比不同，或因空隙中的金屬離子不同(如K＋、Na＋、Ca2＋……)，性能差別很大。目前，利用分子篩的離子交換能力而作為洗滌劑用水的軟化劑；利用分子篩的吸附能力而在工業(yè)過程、氣相色譜以及實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的日常性氣體選擇分離、干燥、吸收、凈化、富氧、脫蠟；利用分子篩的固體酸性，在石油產(chǎn)品的催化裂化、催化加氫以及催化其他有機(jī)反應(yīng)。M型分子篩被稱作絲光沸石。其晶胞化學(xué)式為：