无机合成课件：无机合成(5)（第一章）.ppt

1、第五章第五章 无机化合物合成实例无机化合物合成实例5.15.1、氧化物材料的合成、氧化物材料的合成5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.15.1、氧化物材料的合成、氧化物材料的合成氧化物可分为金属氧化物和非金属氧化物，其中金属氧化物具有氧化物可分为金属氧化物和非金属氧化物，其中金属氧化物具有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优点，在结构材料领域发挥着重要作耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优点，在结构材料领域发挥着重要作用。金属氧化物还具有许多奇特的物理性质，可以制成各种敏感用。金属氧化物还具有许多奇特的物理性质，可以制成各种敏感材料和传感器，应用于测控技术等领域。材料和传感器，应用于测控技术等

2、领域。5.1.1 5.1.1 直接合成法直接合成法是利用金属与氧气直接反应来制备金属氧化物，是固气多相反应。是利用金属与氧气直接反应来制备金属氧化物，是固气多相反应。金属的活泼性，固体的粉碎度以及反应的温度是影响直接合成法反金属的活泼性，固体的粉碎度以及反应的温度是影响直接合成法反应速率与程度的主要因素。由于这种反应制得的氧化物纯度不高，应速率与程度的主要因素。由于这种反应制得的氧化物纯度不高，颗粒较大，在工业上应用不多。颗粒较大，在工业上应用不多。5.15.1、氧化物材料的合成、氧化物材料的合成5.1.2 5.1.2 热分解法热分解法利用含氧酸盐和金属有机化合物在受热时是不稳定的，容易发生分

3、利用含氧酸盐和金属有机化合物在受热时是不稳定的，容易发生分解生成金属氧化物。如果放出的气体是水蒸气，就称为脱水反应；解生成金属氧化物。如果放出的气体是水蒸气，就称为脱水反应；如果放出的气体是如果放出的气体是COCO2 2，就称为脱碳酸反应。，就称为脱碳酸反应。热分解反应常用热分解反应常用DTADTA或或TGTG测得分解温度。测得分解温度。1 1、 碳酸盐热分解碳酸盐热分解通常在工业上和实验室用碳酸盐热分解来制取金属氧化物的主要通常在工业上和实验室用碳酸盐热分解来制取金属氧化物的主要是是S S区、区、p p区、区、d d区、区、dsds区元素的低价区元素的低价M()M()碳酸盐。碳酸盐。 MCO

4、3 MO CO2 该反应是可逆吸热反应，分解速率和程度随着温度的升高和该反应是可逆吸热反应，分解速率和程度随着温度的升高和COCO2 2气体分压的减小而增大。气体分压的减小而增大。5.15.1、氧化物材料的合成、氧化物材料的合成5.1.2 5.1.2 热分解法热分解法2 2、 硝酸盐热分解硝酸盐热分解硝酸盐都是典型的离子型晶体，常温下比较稳定。由于硝酸根在硝酸盐都是典型的离子型晶体，常温下比较稳定。由于硝酸根在高温下不稳定，所以在高温下所有的硝酸盐都是不稳定的，根据高温下不稳定，所以在高温下所有的硝酸盐都是不稳定的，根据金属活泼性不同，有三种分解方式。金属活泼性不同，有三种分解方式。1 1）、

5、活泼金属（）、活泼金属（K,Na,Cs,Rb,BaK,Na,Cs,Rb,Ba) )硝酸盐分解成亚硝酸盐和氧气：硝酸盐分解成亚硝酸盐和氧气： 如如 2KNO3 2KNO2 O2 2 2）、中等活泼金属（）、中等活泼金属（MgMgCu)Cu)分解为分解为O O2 2、NONO2 2和相应的金属氧化物和相应的金属氧化物 如如 2Ni(NO3)2 2NiO + NO2 O2 3）、不活泼金属（）、不活泼金属（Cu以后），由于金属氧化物不稳定，受热后以后），由于金属氧化物不稳定，受热后进一步分解为金属单质。如硝酸银的分解。进一步分解为金属单质。如硝酸银的分解。5.15.1、氧化物材料的合成、氧化物材料的

6、合成5.1.2 5.1.2 热分解法热分解法3 3、草酸盐热分解、草酸盐热分解和碳酸盐一样，大多数的草酸盐都难溶于水，易分解。因此在材料和碳酸盐一样，大多数的草酸盐都难溶于水，易分解。因此在材料制备上可通过固相反应、沉淀或共沉淀的方法制备金属的草酸盐，制备上可通过固相反应、沉淀或共沉淀的方法制备金属的草酸盐，再对草酸盐进行热解可得氧化物或复合氧化物的纳米粉体，如再对草酸盐进行热解可得氧化物或复合氧化物的纳米粉体，如 ZnCZnC2 2O O4 4 CO CO COCO2 2 （460460分解，分解， ZnOZnO 20nm 20nm）4 4、铵盐热分解、铵盐热分解 铵盐皆不稳定，但只有高价金

7、属的含氧酸铵盐（铵盐皆不稳定，但只有高价金属的含氧酸铵盐（V V，MoMo，W W，CrCr等）能用来制备金属氧化物。等）能用来制备金属氧化物。5.15.1、氧化物材料的合成、氧化物材料的合成5.1.2 5.1.2 热分解法热分解法5 5、氢氧化物或含氧酸热分解、氢氧化物或含氧酸热分解绝大多数的金属氢氧化物都可通过热分解法制得金属氧化物。若氢绝大多数的金属氢氧化物都可通过热分解法制得金属氧化物。若氢氧化物或含氧酸系湿化学方法制得，则可得纳米材料。如氧化物或含氧酸系湿化学方法制得，则可得纳米材料。如 2Al(OH)3 Al2O3 3H2O 6 6、柠檬酸盐热分解法、柠檬酸盐热分解法将金属盐类或新

8、沉淀的氢氧化物，配制成浓度尽可能大，并按材料将金属盐类或新沉淀的氢氧化物，配制成浓度尽可能大，并按材料计量比组成的柠檬酸铵配合物溶液（计量比组成的柠檬酸铵配合物溶液（pHpH5 56 6），然后将溶液雾化），然后将溶液雾化并分散在酒精中，使之脱水，共沉淀析出柠檬酸盐，分离后在并分散在酒精中，使之脱水，共沉淀析出柠檬酸盐，分离后在9090真空干燥。所得无水柠檬酸盐在氮气和空气的混合气氛中慢慢升温真空干燥。所得无水柠檬酸盐在氮气和空气的混合气氛中慢慢升温热分解，即得优异性能的粉体材料。此法特别适于制备钙钛矿型材热分解，即得优异性能的粉体材料。此法特别适于制备钙钛矿型材料或掺杂材料。如：料或掺杂材料

9、。如：CaTiOCaTiO3 3、BaTiOBaTiO3 3、CaWOCaWO4 4等等. . 5.15.1、氧化物材料的合成、氧化物材料的合成5.1.3 5.1.3 碱沉淀法碱沉淀法一些不活泼金属（一些不活泼金属（AgAg，HgHg等）的氧化物受热容易分解，不能用盐类等）的氧化物受热容易分解，不能用盐类热分解法制得。但这些金属的氢氧化物脱水性也较强，可让其可溶热分解法制得。但这些金属的氢氧化物脱水性也较强，可让其可溶盐溶液，与碱直接反应制得氧化物。其它金属氧化物可通过沉淀法盐溶液，与碱直接反应制得氧化物。其它金属氧化物可通过沉淀法先制取氢氧化物或含氧酸，再加热分解制得金属氧化物。先制取氢氧化

10、物或含氧酸，再加热分解制得金属氧化物。5.1.4 5.1.4 水解法水解法水解法分为无机盐水解法，醇盐水解法；又可分为常温水解法和升水解法分为无机盐水解法，醇盐水解法；又可分为常温水解法和升温强制水解法。温强制水解法。5.1.5 5.1.5 硝酸氧化法硝酸氧化法Bi、Sn、Sb、Mo、W、V等金属等金属的氧化物不溶于硝酸，它们的氧化的氧化物不溶于硝酸，它们的氧化物可用金属与浓硝酸发生氧化反应来制备。物可用金属与浓硝酸发生氧化反应来制备。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.1 5.2.1 无水金属卤化物的合成无水金属卤化物的合成无水金属卤化物是有机合成中常用的催化剂，也是

11、合成配合物及其无水金属卤化物是有机合成中常用的催化剂，也是合成配合物及其它无机盐的原料。金属卤化物一般都含有结晶水，大多在受热时发它无机盐的原料。金属卤化物一般都含有结晶水，大多在受热时发生水解，而不能直接制得无水物。生水解，而不能直接制得无水物。1 1、直接卤化法、直接卤化法卤素能与许多金属和非金属（碱金属、碱土金属、铝、镓、锡、卤素能与许多金属和非金属（碱金属、碱土金属、铝、镓、锡、锑及过渡金属等）都能直接与卤素化合生成卤化物。过渡金属卤锑及过渡金属等）都能直接与卤素化合生成卤化物。过渡金属卤化物，具有强烈的吸水性，一遇到水（包括空气中的水蒸气）就化物，具有强烈的吸水性，一遇到水（包括空气

12、中的水蒸气）就迅速反应而生成水合物。因此它们不宜在水溶液中合成。迅速反应而生成水合物。因此它们不宜在水溶液中合成。 点燃点燃 2Fe 2Fe 3Cl3Cl2 2 2FeCl3该方法简单，操作简便，是制备无水卤化物的常用方法，但需注该方法简单，操作简便，是制备无水卤化物的常用方法，但需注意严格控制合成温度。意严格控制合成温度。 5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.1 5.2.1 无水金属卤化物的合成无水金属卤化物的合成2 2、氧化物转化法、氧化物转化法金属氧化物一般容易制得，且易于制得纯品，所以人们广泛地研金属氧化物一般容易制得，且易于制得纯品，所以人们广泛地研究由氧化物

13、转化为卤化物的方法。但这个方法仅限于制备氯化物究由氧化物转化为卤化物的方法。但这个方法仅限于制备氯化物和溴化物。主要的卤化剂有四氯化碳、氢卤酸、六氯丙烯等。和溴化物。主要的卤化剂有四氯化碳、氢卤酸、六氯丙烯等。 以四氯化碳作卤化剂以四氯化碳作卤化剂 650 Cr2O3 3CCl4 2CrC13 3COC12由于由于CrClCrCl3 3高温下能与氧气发生氧化还原反应，所以必须在惰性气高温下能与氧气发生氧化还原反应，所以必须在惰性气氛下进行（如氛下进行（如N N2 2气氛）。反应过程中产生少量极毒的光气气氛）。反应过程中产生少量极毒的光气COClCOCl2 2，实验必须在良好的通风条件下进行。实

14、验必须在良好的通风条件下进行。 5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.1 5.2.1 无水金属卤化物的合成无水金属卤化物的合成3 3、水合盐脱水法、水合盐脱水法金属卤化物的水合盐经加热脱水，可制备无水金属卤化物。但必须金属卤化物的水合盐经加热脱水，可制备无水金属卤化物。但必须根据实际情况备有防止水解的措施。根据实际情况备有防止水解的措施。 碱性较强的碱金属卤化物，因其离子性强，不易水解，可从碱性较强的碱金属卤化物，因其离子性强，不易水解，可从溶液中结晶，再加热脱水。溶液中结晶，再加热脱水。 碱性较弱的金属卤化物，可在氯化氢气流中加热脱水；镁、碱性较弱的金属卤化物，可在氯化

15、氢气流中加热脱水；镁、锶、钡、铜、铁、钴、镍和钛的氯化物，可以在光气的气流中加热锶、钡、铜、铁、钴、镍和钛的氯化物，可以在光气的气流中加热脱水。脱水。 周期系中所有金属的水合卤化物，都可以用强亲水性物质氯周期系中所有金属的水合卤化物，都可以用强亲水性物质氯化亚硫酸（化亚硫酸（SOC1SOC12 2）作脱水剂制备无水卤化物。）作脱水剂制备无水卤化物。 SOC1SOC12 2 H H2 2O O SOSO2 2 2HCl 2HCl 5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.1 5.2.1 无水金属卤化物的合成无水金属卤化物的合成4 4、置换法、置换法卤化氢作置换剂的置换反应卤化氢

16、作置换剂的置换反应 VC13 3HF VF3 3HCl (600) 盐类作置换剂的置换反应，用作置换的盐多是汞盐。盐类作置换剂的置换反应，用作置换的盐多是汞盐。 2In HgBr2 2InBr Hg HgSO4 2NaCl Na2SO4 HgCl25、氧化还原反应、氧化还原反应 氢气的还原氢气的还原用氢气还原高价卤化物能制备低价金属卤化物。用氢气还原高价卤化物能制备低价金属卤化物。 用氢还原制备低价无水金属卤化物时，控制温度特别重要。一般来用氢还原制备低价无水金属卤化物时，控制温度特别重要。一般来说，温度越高，生成的卤化物中金属的价态越低；温度太高，甚至说，温度越高，生成的卤化物中金属的价态越

17、低；温度太高，甚至可能还原成金属。可能还原成金属。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.1 5.2.1 无水金属卤化物的合成无水金属卤化物的合成卤素和卤化氢的氧化卤素和卤化氢的氧化如用如用F2氧化氧化AgCI可制得可制得AgF2 2 AgCI 2F2 2AgF2 C12 6 6、热分解法、热分解法利用高价金属卤化物的热分解可以制备低价金属的无水卤化物。制利用高价金属卤化物的热分解可以制备低价金属的无水卤化物。制备过程需要控制温度和反应气氛。备过程需要控制温度和反应气氛。 合成实例无水合成实例无水CrClCrCl3 3的合成的合成5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材

18、料的合成5.2.2 5.2.2 氮化物的合成氮化物的合成1 1、金属氮化物的制取方法、金属氮化物的制取方法 用碳还原金属氧化物并同时用氮或氨进行氮化，由于得到的粉用碳还原金属氧化物并同时用氮或氨进行氮化，由于得到的粉末纯度不够，会出现碳化物，用的较少。末纯度不够，会出现碳化物，用的较少。 常用金属或其氢化物、氯化物进行氮化。常用金属或其氢化物、氯化物进行氮化。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.2 5.2.2 氮化物的合成氮化物的合成气相沉积法气相沉积法该法是将金属卤化物的蒸气和纯氮（或氨）及氢气混合，得到该法是将金属卤化物的蒸气和纯氮（或氨）及氢气混合，得到的的TiT

19、i、CrCr、HfHf、V V、NbNb、TaTa等的氮化物沉积在白热钨丝上。等的氮化物沉积在白热钨丝上。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成2 2、氮化物陶瓷、氮化物陶瓷 （1 1）氮化硅（）氮化硅（SiSi3 3N N4 4）v氮化硅的制备方法氮化硅的制备方法5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成2 2、氮化物陶瓷、氮化物陶瓷 v氮化硅的性质和用途氮化硅的性质和用途性质：性质：共价键化合物，氮与硅原子间的键力很强，在共价键化合物，氮与硅原子间的键力很强，在高温下很稳定，高温下很稳定，具有高强度、高硬度、良好的耐磨性和耐化学腐蚀性具有高强度、高硬度、良好的耐磨性

20、和耐化学腐蚀性等。它在等。它在空气中开始氧化的温度是空气中开始氧化的温度是 13001300 14001400，热膨胀系数很小。，热膨胀系数很小。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成应用：应用：由于氮化硅陶瓷的优异性能，它已在许多工业领域获得广泛由于氮化硅陶瓷的优异性能，它已在许多工业领域获得广泛的应用，并有许多潜在的用途。的应用，并有许多潜在的用途。 耐高温耐磨性能：在陶瓷发动机中用于燃气轮机的转子、耐高温耐磨性能：在陶瓷发动机中用于燃气轮机的转子、定子和涡形管；活塞顶盖；柴油机的火花塞、活塞罩、汽定子和涡形管；活塞顶盖；柴油机的火花塞、活塞罩、汽缸套、航空发动机的零件等。缸

21、套、航空发动机的零件等。 热震性好、耐腐蚀、摩擦系数小、热膨胀系数小：用于制热震性好、耐腐蚀、摩擦系数小、热膨胀系数小：用于制作测温热电偶套管、铸模、炉膛、燃烧嘴、炉衬、铝液导作测温热电偶套管、铸模、炉膛、燃烧嘴、炉衬、铝液导管、铝包内衬、热辐射管等。管、铝包内衬、热辐射管等。 耐腐蚀、耐磨性好、导热性好：制作球阀、密封环、过滤耐腐蚀、耐磨性好、导热性好：制作球阀、密封环、过滤器和热交换器部件等。器和热交换器部件等。 耐磨性好、强度高、摩擦系数小：广泛用于作轴承滚珠、耐磨性好、强度高、摩擦系数小：广泛用于作轴承滚珠、滚柱、滚珠座圈、工模具、柱塞泵、密封材料等。滚柱、滚珠座圈、工模具、柱塞泵、密

22、封材料等。 5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成2 2、氮化物陶瓷、氮化物陶瓷 （2 2）氮化铝（）氮化铝（AlNAlN）v氮化铝的性质氮化铝的性质共价键化合物，属于六方晶系，纤锌矿型的晶体结构，白色或共价键化合物，属于六方晶系，纤锌矿型的晶体结构，白色或灰白色粉末灰白色粉末 5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成v氮化铝的制备方法氮化铝的制备方法铝和氮（或氨）直接反应法铝和氮（或氨）直接反应法 工业上常采用这种方法，反应温度在工业上常采用这种方法，反应温度在500600。2Al + N2 =2AlN碳热还原氮化法碳热还原氮化法 Al2O3 + 3C + N2 =

23、 2AlN +3CO 利用利用Al2O3和和C的混合粉末在的混合粉末在N2或或NH3气中加热进行反应，在高温气中加热进行反应，在高温(1400 )下氮化制得下氮化制得AlN粉，然后在粉，然后在700 左右于空气中进行脱碳处理，可获得表左右于空气中进行脱碳处理，可获得表面积为面积为105m2g的纯的纯AlN微粉。微粉。 铝的卤化物（铝的卤化物（AlC13、AIBr3等）和氨反应等）和氨反应 AlC13 NH3 AlN 3HCl (1400 ) 铝粉和有机氮化合物反应法铝粉和有机氮化合物反应法 将铝粉和有机氮化物按将铝粉和有机氮化物按1:l（摩尔比）充分混合后，在通（摩尔比）充分混合后，在通N2的

24、管式炉内进化的管式炉内进化氮化氮化。 超细超细AlN的制备的制备 将铝粉在电弧等离子体中蒸发并与氮反应生成将铝粉在电弧等离子体中蒸发并与氮反应生成, 粒度为粒度为30nm、比表面为、比表面为60l00m2g的超细粉末。的超细粉末。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成vAlNAlN陶瓷的用途陶瓷的用途 利用较高的室温和高温强度，膨胀系数小，导热性能好的特性，可利用较高的室温和高温强度，膨胀系数小，导热性能好的特性，可以用作高温构件热交换器材料等。以用作高温构件热交换器材料等。 利用其能耐铁、铝等金属和合金的溶蚀性能，可用作用利用其能耐铁、铝等金属和合金的溶蚀性能，可用作用CuCu

25、、AgAg、PbPb等金属熔炼的坩埚和浇铸模具材料。等金属熔炼的坩埚和浇铸模具材料。 利用其在特殊气氛中优异的耐高温性能，可用作高温（利用其在特殊气氛中优异的耐高温性能，可用作高温（20002000左右）左右）非氧化性电炉的炉衬材料。非氧化性电炉的炉衬材料。 利用其具有高的导热率和高的绝缘电阻的特性，可以用作散热片、利用其具有高的导热率和高的绝缘电阻的特性，可以用作散热片、半导体器件的绝缘热基片。半导体器件的绝缘热基片。 氮化铝薄膜可制成高频压电元件。超大规模集成电路基片是氨化铝氮化铝薄膜可制成高频压电元件。超大规模集成电路基片是氨化铝陶瓷当前最主要的用途之一。陶瓷当前最主要的用途之一。5.2

26、5.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.2 5.2.2 氮化物的合成氮化物的合成（3 3）、氮化硼陶瓷）、氮化硼陶瓷v氮化硼的性质氮化硼的性质氮化硼（氮化硼（BNBN）有三种变体：六方、密排六方和立方晶体。六方）有三种变体：六方、密排六方和立方晶体。六方晶体氨化硼具有类似石黑的层状结构。硬度低，摩擦系数小晶体氨化硼具有类似石黑的层状结构。硬度低，摩擦系数小（0.03-0.070.03-0.07），是良好的润滑剂；强度较石墨高，比氧化铝），是良好的润滑剂；强度较石墨高，比氧化铝低；在情性气体和氨中可在低；在情性气体和氨中可在28002800使用；它是良好的热导体和使用；它是良好的热

27、导体和电绝缘体，具有良好的抗热冲击性。电绝缘体，具有良好的抗热冲击性。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.2 5.2.2 氮化物的合成氮化物的合成 v六方晶体氮化硼的用途六方晶体氮化硼的用途呈白色，性能稳定，较好的耐高温性、绝缘性呈白色，性能稳定，较好的耐高温性、绝缘性, ,可加工性好，可加工性好，可以用作高温润滑剂、电绝缘材料；可以用作高温润滑剂、电绝缘材料；在电子工业中，利用其导热性及对微波辐射的穿透性能，用作在电子工业中，利用其导热性及对微波辐射的穿透性能，用作雷达的传递窗；在原子能工业中，它被用作核反应堆的结构材雷达的传递窗；在原子能工业中，它被用作核反应堆的结

28、构材料；利用它的熔点较高、热膨胀系数小以及几乎对所有熔融金料；利用它的熔点较高、热膨胀系数小以及几乎对所有熔融金属都有稳定的性能，可用作高温金属冶炼增润、耐热材料，用属都有稳定的性能，可用作高温金属冶炼增润、耐热材料，用作散热片和导热材料（在中性或还原气氛中的使用温度可达作散热片和导热材料（在中性或还原气氛中的使用温度可达 28002800），是制造发动机部件的最佳材料，广泛用于国防工业、），是制造发动机部件的最佳材料，广泛用于国防工业、宇航等。宇航等。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.2 5.2.2 氮化物的合成氮化物的合成（4 4）、氮化钛陶瓷）、氮化钛陶瓷v氮化

29、钛的制备方法氮化钛的制备方法5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成5.2.2 5.2.2 氮化物的合成氮化物的合成（4 4）、氮化钛陶瓷）、氮化钛陶瓷氮化钛陶瓷具有金黄色光泽，硬度高、熔点高（氮化钛陶瓷具有金黄色光泽，硬度高、熔点高（2950 2950 ）、）、化学稳定性好。化学稳定性好。v氮化钛涂层氮化钛涂层在日用陶瓷和艺术陶瓷上常采用在日用陶瓷和艺术陶瓷上常采用CVDCVD法在陶瓷的表面沉积氮化法在陶瓷的表面沉积氮化钛涂层，不仅具有耐磨性，而且还有金色光泽的装饰效果。钛涂层，不仅具有耐磨性，而且还有金色光泽的装饰效果。沉积沉积TWTW的色泽和粘着的牢固程度与的色泽和粘着的牢固

30、程度与TIClTICl4 4和和N N2 2的流量、温度等有的流量、温度等有关，温度控制在关，温度控制在800800850850，各气体流量尽可能小些，可以在，各气体流量尽可能小些，可以在陶瓷表面获得金色陶瓷表面获得金色TINTIN涂层。涂层。v氮化钛可以用作耐熔、耐磨材料；特别适用于日用艺术陶瓷的氮化钛可以用作耐熔、耐磨材料；特别适用于日用艺术陶瓷的表面装饰。表面装饰。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成3 3、碳化物陶瓷、碳化物陶瓷1 1）碳化物性质）碳化物性质 高熔点高熔点 碳化物是一种最耐高温的材料，很多碳化物的软化点都在碳化物是一种最耐高温的材料，很多碳化物的软化点都

31、在3000以上。如以上。如TaC和和HfC的熔点达到的熔点达到3800 以上以上。 抗氧化能力强抗氧化能力强大多数碳化物都比碳和石墨具有较高的抗氧化能力。大多数碳化物都比碳和石墨具有较高的抗氧化能力。 良好的导电性及导热率良好的导电性及导热率 硬度高，如碳化硼是仅次于金刚石的最硬材料，碳化硅、碳化钛、硬度高，如碳化硼是仅次于金刚石的最硬材料，碳化硅、碳化钛、碳化钨也都有很高的硬度。碳化钨也都有很高的硬度。 良好的化学稳定性良好的化学稳定性许多碳化物在常温下不与酸反应，个别金属碳化物即使在加热时许多碳化物在常温下不与酸反应，个别金属碳化物即使在加热时也不与酸作用。也不与酸作用。5.25.2、非氧

32、化物材料的合成、非氧化物材料的合成3 3、碳化物陶瓷、碳化物陶瓷2 2）碳化物的制备方法）碳化物的制备方法 固体碳碳化固体碳碳化 将金属氧化物或金属与炭黑混合后，在电炉（石墨管状电阻炉或真将金属氧化物或金属与炭黑混合后，在电炉（石墨管状电阻炉或真空炉）内加热到空炉）内加热到 2000 2200。一般应用氢气、一氧化碳、甲烷。一般应用氢气、一氧化碳、甲烷及这些气体的混合物作为保护气体来制备碳化钨和碳化铝。及这些气体的混合物作为保护气体来制备碳化钨和碳化铝。 用含碳气体碳化用含碳气体碳化 是根据在碳管炉内用固体碳碳化金属（或氧化物）时，在气相中也是根据在碳管炉内用固体碳碳化金属（或氧化物）时，在气

33、相中也发生碳化作用的原理，如发生碳化作用的原理，如 Me CH4 MeC 2H2 反应中重要的是使碳氢化合物的分压能保证游离碳与金属化合，防反应中重要的是使碳氢化合物的分压能保证游离碳与金属化合，防止碳以石墨或剩余炭黑状析出。止碳以石墨或剩余炭黑状析出。 气相沉积气相沉积 可制取纯度更高的难熔碳化物，整个过程是金属卤化物、一氧化碳可制取纯度更高的难熔碳化物，整个过程是金属卤化物、一氧化碳和碳氢化合物或氢的气体混合物的同时分解与相互作用。和碳氢化合物或氢的气体混合物的同时分解与相互作用。5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成3 3、碳化物陶瓷、碳化物陶瓷3 3）碳化硅陶瓷的性质及用

34、途）碳化硅陶瓷的性质及用途良好的化学稳定性，高的机械强度，抗热震性好良好的化学稳定性，高的机械强度，抗热震性好5.25.2、非氧化物材料的合成、非氧化物材料的合成3 3、碳化物陶瓷、碳化物陶瓷3 3）碳化钛陶瓷的性能特点及用途）碳化钛陶瓷的性能特点及用途导热性好、硬度大、化学稳定性好、强度高，高温抗氧化性仅次于碳导热性好、硬度大、化学稳定性好、强度高，高温抗氧化性仅次于碳化硅。化硅。是硬质合金的重要原料，常用于耐磨材料、切削刀具、机械零件等。是硬质合金的重要原料，常用于耐磨材料、切削刀具、机械零件等。4 4）碳化硼陶瓷的性能及用途）碳化硼陶瓷的性能及用途显著的特点是高硬度，仅次于金刚石和立方显著的特点是高硬度，仅次于金刚石和立方BNBN，可以制作磨料、切削，可以制作磨料、切削刀具、耐磨零件、喷嘴、轴承等；刀具、耐磨零件、喷嘴、轴承等；导热性好、热膨胀系数低、能吸收中子，可用于高温热交换器、核反导热性好、热膨胀系数低、能吸收中子，可用于高温热交换器、核反应堆控制器等。应堆控制器等。作业：作业：1 1、金属氧化物的主要制备工艺有哪些？各举一例。、金属氧化物的主要制备工艺有哪些？各举一例。2 2、论述氮化硅的制备方法，氮化硅陶瓷的性能及应用、论述氮化硅的制备方法，氮化硅陶瓷的性能及应用领域。领域。3 3、说明碳化物的基本性质和制备方法。、说明碳化物的基本性质和制备方法。