无机精细化工工艺学PDF电子书下载

1 精细化工简介 1

1.1 精细化工产品的定义 1

绪论 1

1.2 精细化工产品的分类 2

1.3 精细化工的发展 3

2 无机精细化工 4

2.1 无机精细化学品 4

2.2 无机精细化工的发展趋势和重点 6

参考文献 7

第1章 纳米材料 8

1.1 纳米材料的基本概念 8

第1篇 21世纪的新材料与技术 8

1.2 纳米微粒的基本概念及性能 9

1.3 纳米材料的应用 12

参考文献 14

第2章 单分散颗粒制备原理 15

2.1 沉淀的形成 15

2.2 成核和生长的分离 15

2.3 抑制凝聚的方法 16

2.4 胶粒生长的动力学模型 17

2.5 单体的储备 19

2.6 典型的单分散体系 19

参考文献 20

3.2.1 表面张力和表面能 21

3.2 界面现象与吸附 21

第3章 界面化学与表面活性剂基础知识 21

3.1 界面化学概述 21

3.2.2 弯曲界面现象 23

3.2.3 润湿作用 25

3.2.4 固体表面的吸附作用 29

3.3 表面活性剂概述 31

3.3.1 表面活性剂的定义 31

3.3.2 表面活性剂的结构特征 32

3.3.3 表面活性剂的分类 32

3.4 表面活性剂在界面上的吸附 35

3.4.1 溶液表面的吸附 35

3.4.2 Gibbs 吸附等温式及物理意义 36

3.4.3 吸附层的结构 37

3.4.4 表面吸附层的状态方程式 37

3.4.5 Langmuir-Blodgett(L-B)膜的特点及应用 38

3.5 表面活性剂体相性质 41

3.6 胶束理论 42

3.6.1 胶束与临界胶束浓度 42

3.6.2 胶束的结构、形态和大小 43

3.7 液晶 45

3.8 表面活性剂的亲水亲油性 46

3.8.1 表面活性剂的溶度 46

3.8.2 表面活性剂的亲水亲油平衡 47

3.9 界(表)面电化学 49

3.9.1 胶团结构和界面电荷的来源 49

3.9.2 Gouy-Chapman 双电层模型 50

3.9.3 Stern 的双电层模型 53

3.9.4 溶胶的聚沉 54

3.9.5 胶体稳定性的 DLVO 理论 55

3.9.6 高聚物吸附层的稳定作用 58

3.9.7 ？电位与电泳淌度 60

3.9.8 溶液 pH 值对氧化物？电位的影响 61

3.10 表面活性剂的絮凝作用 62

3.10.1 微粒在重力作用下的沉降 62

3.10.2 絮凝的基本原理 63

3.10.3 高分子絮凝剂及其特点 65

3.11 分散体系流变性简介 66

3.11.1 切变速度与切应力 66

3.11.2 牛顿公式和牛顿流体 66

3.11.3 非牛顿流体的流型 67

3.11.4 溶胶的粘度 69

参考文献 71

第4章 粉体表面处理技术 73

4.1 粉体表面处理的目的 73

4.2 粉体表面改性的方法 74

4.2.3 机械力化学改性 75

4.2.2 表面化学改性 75

4.2.1 包覆处理改性 75

4.2.4 胶囊化改性 76

4.2.5 用表面活性剂覆盖改性 77

4.2.6 等离子体处理 79

参考文献 79

第5章 溶胶-凝胶技术(Sol-Gel 技术) 81

5.1 引言 81

5.2 Sol-Gel 法的基本原理 81

5.2.1 Sol-Gel 法的过程 81

5.2.2 水解反应 82

5.2.3 凝胶的干燥 90

5.2.4 干凝胶的热处理 95

5.3 Sol-Gel 技术的应用及工艺类型 96

5.3.1 传统胶体工艺 96

5.3.2 配合物型 Sol-Gel 法 99

5.3.3 硬脂酸凝胶法 100

5.3.4 无机工艺路线 100

参考文献 102

第6章 无机材料仿生合成技术 103

6.1 无机材料的仿生合成 103

6.2 仿生合成的实例 104

6.2.1 多孔材料的合成 104

6.2.2 纳米微粒的合成 106

6.2.3 薄膜和涂层的合成 108

6.3 小结 111

参考文献 111

第7章 微乳化技术 113

7.1 概述 113

7.2 微乳化技术制备纳米材料 115

7.2.1 反相胶束模型和内核水的特性 115

7.2.2 水核内超细颗粒的形成机理 115

7.2.3 影响超细颗粒制备的因素 116

7.3 微乳化法应用实例 117

7.3.1 超细镍酸镧制备研究 117

7.3.2 铑催化剂的制备 120

7.3.3 纳米级 ZnCO3的制备 121

7.3.4 Y2O3-ZrO2微粉的制备 122

7.3.5 微乳法与醇盐水解相结合制备 PbTiO3超细粒子 122

参考文献 124

第2篇 微粉制备工艺 126

第8章 微粉制备及其表征 126

8.1 微粉制备技术简介 126

8.2 粉料性能的表征 128

参考文献 134

第9章 气相法 135

9.1 低压气体中蒸发法(气体冷凝法) 135

9.2 流动液面上真空蒸发法(VEROS) 136

9.4.1 化学气相淀积简介 137

9.3 溅射法 137

9.4 化学气相淀(沉)积法 137

9.4.2 化学气相沉积 TiO2 138

9.5 激光诱导化学气相沉积(LICVD) 140

9.6 等离子体化学及其在微粉制备中的应用 142

9.6.1 物质的第四态——等离子态 142

9.6.2 产生等离子体的常用方法和原理 142

9.6.3 直流电弧等离子体法制备超微镍金属粉 143

9.7 低温等离子体化学法 144

9.7.1 实验装置 144

9.7.2 实验结果分析 144

9.8.1 实验装置和特点 145

9.8 混合等离子体法 145

9.8.2 混合等离子法的应用 146

9.9 辉光放电法 146

9.10 MOPCVD 硬膜技术及应用 148

9.10.1 MOPCVD 的试验装置 149

9.10.2 MOPCVD-Ti(CN)膜的沉积工艺 149

9.11 化学气相输运(转移)反应法 150

9.11.1 化学气相输运反应法简介 150

9.11.2 化学气相输运法制备 GaAs 薄膜 151

参考文献 152

10.1.1 固相反应的一般原理 154

10.1 固相反应的特征 154

第10章 固相法 154

10.1.2 高温固-固相反应的特征 155

10.2 固相法合成单相 Ba2Ti9O20粉体 155

10.3 自蔓延燃烧合成法 158

10.3.1 自蔓延高温合成技术 158

10.3.2 自蔓延燃烧合成氮化铝 159

10.4 低温燃烧合成法 160

10.5 机械合金化技术及应用 161

10.5.1 机械化学和机械化学反应 161

10.5.2 机械合金化技术的应用 162

10.6.1 冲击波化学合成的特点 164

10.6 冲击波化学合成法及应用 164

10.6.2 冲击波合成法制备纳米铁酸锌 165

参考文献 166

第11章 液相法 168

11.1 沉淀法 168

11.1.1 沉淀反应的加料方式 168

11.1.2 均相沉淀法 169

11.1.3 草酸盐热分解法 172

11.1.4 配合物分解法 173

11.1.5 化合物沉淀法 173

11.1.6 从熔盐中沉淀 177

11.2.1 引言 179

11.2 水热法 179

11.2.2 水热沉淀 180

11.2.3 水热合成 180

11.2.4 水热力化学反应 182

11.3 胶体法 183

11.3.1 胶溶法(相转移法) 183

11.3.2 相转变法 185

11.3.3 气溶胶法(气相水解法) 188

11.4 喷雾热解法 191

11.5 包裹沉淀法 193

11.5.1 a-A12O3-ZrO2(Y2O3)粉末的制备 193

11.5.2 液相包裹法制备 Pb(Zr，Ti)O3机理的研究 194

11.6 醇-水盐溶液加热法 198

11.6.1 醇-水盐溶液加热法的基本原理 198

11.6.2 醇-水盐溶液加热法制备纳米 ZrO2(3Y)粉体 201

本篇结束语 202

参考文献 203

第3篇 微粉制备的化工问题 204

第12章 沉淀反应过程 204

12.1 结晶动力学 204

12.1.1 成核动力学 205

12.1.2 增长动力学 207

12.1.3 晶形与动力学 211

12.2 沉淀反应器的类型及停留时间分布 214

12.3.1 粒群平衡式的一般形式 216

12.3 沉淀过程中的粒群平衡 216

12.3.2 连续搅拌槽反应器的粒群平衡 217

12.3.3 间歇搅拌槽反应器的粒群平衡 219

12.3.4 同时发生增长和聚并的连续搅拌槽反应器 221

12.4 混合的重要性及基本概念 223

12.5 单进料口的半间歇反应器 226

12.6 双进料口的半间歇反应器 237

12.7 半间歇反应器放大实例 242

12.7.1 铁黄制备的工业化放大 242

12.7.2 溶胶-凝胶法制纳米二氧化钛小试的放大 244

12.8 连续管式反应器的应用 245

附录：粒度和粒度分布的表示方法 250

符号说明 252

参考文献 253

第13章 微粉悬浮液的浓缩脱水(溶剂) 254

13.1 脱水(溶剂)的必要性和可能采用的方法 254

13.2 滤膜 255

13.3 膜组件 257

13.4 错流过滤 259

13.5 影响膜微滤的因素 261

13.6 膜滤过程的强化 266

13.7 错流电滤 268

13.8 错流膜滤的应用 270

13.9.1 原理 273

13.9 电渗、电泳脱水浓缩 273

13.9.2 电渗脱水的影响因素 274

13.9.3 电渗、电泳脱水实例 278

13.10 膜滤脱水过程的设计要求和工艺流程设计简介 280

符号说明 282

参考文献 282

第14章 超细微粉及湿凝胶的干燥 284

14.1 一般原理 284

14.1.1 干燥过程中的收缩 284

14.1.2 超细微粉的团聚问题 285

14.2 有机溶剂置换法 288

14.3.1 研究概况 289

14.3 共沸蒸馏脱水 289

14.3.2 共沸蒸馏脱水的优越性 290

14.3.3 共沸蒸馏脱水流程 292

14.4 冷冻干燥 294

14.4.1 冷冻干燥超细微粉的研究概况 294

14.4.2 冷冻干燥原理及过程 295

14.4.3 冷冻过程的三个阶段 295

14.4.4 冻干过程中真空的获得 298

14.4.5 冻干过程的供热 300

14.5 喷雾干燥 301

14.5.1 概述 301

14.5.2 陶瓷粉料浆液的组成和配制 302

14.5.3 浆液的雾化 303

14.5.4 空气和雾滴在喷雾干燥塔中的运动 306

14.5.5 雾滴的干燥过程及影响干粉性质的因素 307

14.5.6 喷雾热解过程 310

14.5.7 超声雾化 312

参考文献 316

第4篇 新兴无机化学品制备工艺和研究进展 318

第15章 磁记录介质与氧化铁磁粉 318

15.1 概述 318

15.1.1 磁记录过程简介 318

15.1.2 磁记录的基本知识 319

15.1.3 磁记录介质用磁粉 320

15.2 制备γ-Fe2O3磁粉的传统工艺 321

15.3 a-FeOOH 微晶的合成 323

15.3.1 a-FeOOH 的酸法合成 323

15.3.2 a-FeOOH 的碱法合成 325

15.3.3 掺杂金属离子提高 a-FeOOH 的轴比 325

15.4 纺锤形 a-Fe2O3微粒的合成 326

15.5 钴改性氧化铁磁粉的制备 327

15.5.1 掺 Co 的γ-Fe2O3磁粉 327

15.5.2 包 Co 氧化铁磁粉 328

15.6 均分散氧化铁纳米微粒 330

15.7.1 生产 Fe3O4 的传统工艺 331

15.7 四氧化三铁制备的研究进展 331

15.7.2 表面包覆 SiO2的 Fe3O4的工艺研究 333

参考文献 334

第16章 精细陶瓷 336

16.1 概述 336

16.1.1 精细陶瓷的分类 336

16.1.2 研究精细陶瓷的意义及方法 337

16.2 功能陶瓷 340

16.2.1 电介质陶瓷 340

16.2.2 铁电陶瓷 346

16.2.3 压电陶瓷 351

16.2.4 热释电陶瓷 352

16.2.5 热敏半导体陶瓷 353

16.2.6 半导体气敏陶瓷 356

16.2.7 半导体湿敏陶瓷 359

16.2.8 压敏半导体陶瓷 361

16.3 结构陶瓷 365

16.3.1 概述 365

16.3.2 氧化锆陶瓷 366

16.3.3 碳化硅陶瓷 368

16.3.4 氮化硅陶瓷和 Sialon 陶瓷 370

16.3.5 耐高温可加工的延性 Ti3SiC2陶瓷 372

参考文献 373

第17章 氧化铝系列产品及新工艺 374

17.1 概述 374

17.2 湿化学法合成 a-Al2O3超微粉 375

17.3 从碱式碳酸氢铝铵制烧结a-Al2O3 376

17.4 乙醇铝水解制备超细球形γ-Al2O3粉末 378

17.5 活性铝粉水解反应制备 Al2O3超细颗粒 379

参考文献 380

第18章 硅系列产品及新工艺 381

18.1 电子工业用 SiO2粉料生产工艺 381

18.2 硅酸钠法合成高比表面多孔二氧化硅 382

18.3 二氧化硅气凝胶 383

18.3.1 气凝胶的制备 383

18.3.2 改进的 Sol-Gel 过程 385

18.4 金属复合气凝胶的制备 386

18.3.3 SiO2气凝胶的应用前景 386

参考文献 387

第19章 钛系列产品及新工艺 388

19.1 概述 388

19.2 Sol-Gel 法合成人造金红石超细颗粒 389

19.3 相转移法制备高纯超细 TiO2粉体 391

19.4 超临界流体干燥法制备纳米级 TiO2 391

19.5 超细锐钛矿型 TiO2光催化剂的制备 392

19.6 纳米 TiO2表面改性 393

参考文献 395

20.1.2 抗菌剂的分类 396

20.1.1 抗菌剂 396

20.1 抗菌剂的定义、性能和分类 396

第20章 无机抗菌材料 396

20.1.3 无机抗菌剂与有机抗菌剂的比较 397

20.2 无机抗菌剂的抗菌机理和应用 397

20.2.1 无机抗菌剂简介 397

20.2.2 无机抗菌剂抗菌机理 398

20.2.3 抗菌性能评价 399

20.2.4 无机抗菌剂的应用 400

20.3 用天然沸石离子交换制备抗菌沸石 401

20.4 载银活性碳纤维的制备和灭菌作用 402

20.5 含银抗菌功能陶瓷 403

20.5.2 磷酸三钙载银抗菌剂和陶瓷釉面砖 404

20.5.1 磷酸银抗菌剂和釉面砖 404

20.6 光催化抗菌釉面砖 405

20.6.1 TiO2涂层试样的制备 406

20.6.2 TiO2涂层的性能 406

参考文献 407

第21章 无机膜 408

21.1 概述 408

21.1.1 无机膜的特点和应用 408

21.1.2 无机膜中的质量输运 408

21.1.3 无机膜的结构、性能表征和性能要求 410

21.2 多孔陶瓷膜的制备方法和应用 411

21.2.1 化学提取(蚀刻)法制无机膜 411

21.2.2 固态粒子烧结法制无机膜 412

21.2.3 溶胶-凝胶法制备多孔陶瓷膜 413

21.2.4 多孔陶瓷膜的应用 414

21.3 金属陶瓷复合膜的制备 415

21.3.1 金属陶瓷复合膜 415

21.3.2 Pd/γ-Al2O3膜的制备工艺 416

21.3.3 制备钯金属复合膜的化学镀饰法 417

附录：无机陶瓷膜的评价 418

参考文献 420

第22章 新型多孔材料 421

22.1 分子筛的组成、结构与择形性 421

22.1.1 分子筛的组成 422

22.1.2 分子筛的结构 422

22.1.3 分子筛的择形性 423

22.2 分子筛水热合成的原理和方法 424

22.2.1 影响合成过程的主要因素 424

22.2.2 分子筛的生成机理 425

22.2.3 水热生产工艺过程简述 426

22.2.4 合成分子筛的实例 428

22.3 Ti-ZSM-5沸石的合成 428

22.3.1 概述 428

22.3.2 TS-1的合成工艺 429

22.4 改进的 TS-2钛硅分子筛合成工艺 431

22.4.1 TS-2的合成工艺和催化性能测试方法 431

22.4.2 合成实验的研究结果 431

22.5 合成 TS-1的无机体系新工艺 432

22.6 MCM-41中孔分子筛的合成工艺 433

22.6.1 低浓度表面活性剂合成 MCM-41中孔分子筛 434

22.6.2 碱度对 MCM-41骨架结构的影响 435

22.7 磷酸铝分子筛 436

22.7.1 AlPO4-5的结构 436

22.7.2 AlPO4-5的酸性和稳定性 436

22.7.3 AlPO4-5的合成 436

22.8 层状磷酸锆——a-磷酸锆的合成 437

22.9 醇盐水解法制备 Al2O3-NaY 新型复合多孔催化材料 438

22.10 活性碳纤维的结构性能与应用 439

22.10.1 活性碳纤维(ACF)的制备原理 440

22.10.3 ACF 的主要应用 441

22.10.2 活性碳纤维的结构特征与吸附性能 441

参考文献 442

第23章 纳米颗粒催化剂 444

23.1 尖晶石铁酸盐的制备 444

23.1.1 水热空气氧化法 445

23.1.2 铁酸锌纳米晶体材料的制备 445

23.2 Ce-Mo 复合氧化物超细粒子催化剂的制备 446

23.3 CuO/ZnO/Al2O3催化剂的制备 446

23.3.1 从一氧化碳合成甲醇 446

23.3.2 从二氧化碳合成甲醇 448

23.4 柠檬酸凝胶法制备 CeO2超细粒子 450

参考文献 452