2021年2021年度无机合成化学软化学和绿色化学合成方法讲义.ppt

软化学方法是相对于传统的高温固相的“硬化学”而言的，它是通过化学反应克服固相反应过程中的反应势垒在温和的反应条件下和缓慢的反应进程中，以可控的步骤逐步地进行化学反应，实现制备新材料的方法。用此方法可以合成组成特殊、形貌各异的材料，这些性质是传统的高温固相反应难以达到的。
软化学
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无机合成化学软化学和绿色化学合成方法
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2. 软化学的特点
在较温和条件下实现的化学反应过程，因而易于实现对其化学反应过程、路径和机制的控制，从而可以根据需要控制过程的条件，对产物的组分和结构进行设计，进而达到“剪裁”其理化性质的目的。
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无机合成化学软化学和绿色化学合成方法
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3 软化学方法的分类
先驱物法
溶胶－凝胶法
嵌入反应
拓扑化学反应 脱嵌反应
脱水反应
离子交换
低热固相反应
水热法
流变相反应法
局部化学反应
熔体（助溶剂）法
分类
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无机合成化学软化学和绿色化学合成方法
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绿色化学（green chemistry)
环境无害化学(environmentally benign chemistry)
环境友好化学(environmentally friendly chemistry)
清洁化学(clean chemistry)
环境友好技术(environmentally friendly technology）
洁净技术(clean technology）
绿色化学是针对传统化学对环境造成污染而提出的新概念，是利用化学原理从根本上减少或消除传统工业对环境的污染。
主要特点：原子经济性，即在获取新物质的转化过程中充分利用原料中的每个原子，实现化学反应中废物的“零排放”。
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无机合成化学软化学和绿色化学合成方法
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绿色化学的12条原则（P127）
绿色化学的特点
——高效、节能、经济、洁净
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无机合成化学软化学和绿色化学合成方法
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绿色化学和软化学的关系
绿色化学和软化学关系密切，但又有区别。
1、软化学强调的是反应条件的温和与反应
设备的简单，从而达到了节能、高效的
目的，在某些情况下也是经济、洁净的。
这一点和绿色化学一致。而在有些情况
下没有解决经济、洁净的问题。
2、绿色化学是全方位地要求达到高效、节
能、经济、洁净。
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无机合成化学软化学和绿色化学合成方法
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先驱物法
先驱物法是软化学合成中最简单的一类方法。先驱物法是为解决高温固相反应法中产物的组成均匀性和反应物的传质扩散所发展起来的节能的合成方法。
基本思路：首先通过准确的分子设计，合成出具有预期组分、结构和化学性质的先驱物，再在软化学环境下对先驱物进行处理，进而得到预期的材料。其关键在于先驱物的分子设计与制备。
概述
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无机合成化学软化学和绿色化学合成方法
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前驱体
前驱体，就是获得目标产物前的一种存在形式，大多是以有机-无机配合物或混合物固体存在，也有部分是以溶胶形式存在。
前驱体这一说法多见于溶胶凝胶法、共沉淀法等材料制备方法中。也有人把它定义为目标产物的雏形样品，即再经过某些步骤就可实现目标产物的前级产物。
前驱体不一定就是初始原料，而可能是某些中间产物。例如：我们要获得Fe2O3，首先将FeCl3溶液和NaOH溶液混合反应生成Fe(OH)3，然后将Fe(OH)3煅烧得到Fe2O3，这里我们****惯称Fe2O3的前驱体为Fe(OH)3，而不是FeCl3溶液和NaOH溶液。
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无机合成化学软化学和绿色化学合成方法
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1) Mix the oxalates of zinc and iron together in water in a 1:1 ratio. Heat to evaporate off the water, as the amount of H2O decreases a mixed Zn/Fe acetate (probably hydrated) precipitates out.
Fe2((COO)2)3 + Zn(COO)2 → Fe2Zn((COO)2)5·xH2O
2) After mos