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第二章固相反应
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固相反应：固体与固体反应生成固体产物的过程
也指固相与气相、固相与液相之间的反应
固相反应特点：先在界面上（固-固界面、固-液界面、固-气界面等）进行化学反应，形成反应产物层，然后反应物原始反应物要求至少有一种固相物质和气相物质。按照气相物质在反应过程是否进行化学传输过程，固-气反应可分为无化学传输的蒸发反应和涉及化学传输过程的气相生长反应两大类。
（1）蒸发反应
蒸发反应的起因是固相物质的饱和蒸汽压，当饱和蒸汽压大于固相表面处平衡蒸汽压时，固相物质就不断离开固相表面。相反过程就是表面处的蒸汽原子落回到表面处，产生凝聚过程。利用这种蒸发-凝聚过程，控制其热力学、动力学条件，可制备出各种新型薄膜类材料。
（2）气相生长反应
气相生长反应可制备具有高纯、高分散性和高均匀性要求的材料，如制备特种薄膜、单晶材料、高纯物质等
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3. 固-固反应
固相-固相反应只涉及两个或以上的固相物质之间的化学反应以及物质的扩散等过程。按照反应进行的形式，固相反应又包括相变反应、固溶反应、离溶反应、析晶反应、化合与分解反应等。其中，相变反应是最基本的反应类型
固体材料在一定的温度、压力范围内具有一种热力学稳定的晶体结构，随着温度、压力条件变化，其晶体结构会发生变化，并伴随着材料的力学、电学、磁学性能等的变化
不同固体结构之间的关联规律可以通过相图进行分析和判读。这种化学组成不变、晶型发生转变的固相-固相转变反应称为固态相变反应
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三、固相反应机理
固相反应一般包括扩散、生成新化合物、化合物晶体长大和晶体结构缺陷校正等阶段
这些阶段是连续进行的
在这些阶段进行的同时，还伴随物理化学性质的变化，根据这些变化，可对其反应过程进行详细的研究
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1. 相界面上的化学反应机理
ZnO加Fe2O3反应生成尖晶石的反应，大致可将整个反应过程分为六个阶段：
(1)隐蔽期：约低于300℃，反应物在混合时已相互接触，随温度升高，反应物活性增加，此时在界面上质点间形成了某些弱的键，试样的吸附能力和催化能力都有所降低，但晶格和物相基本上无变化。
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(2)第一活化期：约在300℃～400℃之间。试样吸湿性增大，催化活性增强，X射线衍射强度没有明显变化，无新相形成，此时的活化仅是表面效应，反应产物估计是分子表面膜，且有严重缺陷，不具有化学计量产物的晶格结构，存在很大活性
(3)第一脱活期：400℃～500℃之间。试样催化活性和吸附能力下降，估计是先前形成的分子表面膜得到了发展和加强，在一定程度上对质点扩散起阻碍作用
(4)二次活化期：约500℃～620℃。试样催化活性再次增强，密度减少，X射线衍射强度开始有明显变化，ZnO谱线呈弥散现象，但X射线谱线仍未显示新相谱线。Fe2O3已渗入ZnO晶格，反应在颗粒内部进行，常伴随颗粒表面层的蔬松和活化，此时虽未出现新化合物，但可认为新相的晶核已经生成。
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(5)二次脱活期或晶体生成期：620℃～750℃。试样催化活性再次下降，X射线谱线开始出现ZnOFe2O3谱线并由弱变强，密度逐渐增大。晶核正逐渐成长为晶体，但此时生成的反应产物结构还不够完整，存在一定晶体缺陷
(6)反应物晶格校正：约>750℃。温度升高，X射线谱线上ZnOFe2O3谱线增强并接近于正常晶格图谱，试样的催化活性和吸附能力迅速下降。由于形成的晶体还存在结构上的缺陷，故具有使缺陷校正而达到热力学上稳定状态的趋势，继续升高温度将导致缺陷的消除，晶体逐渐长大，形成正常的尖晶石晶格结构。
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以上六个阶段并不是截然分开的，而是连续地相互交错进行，同时，并不是所有的固相反应都具有以上的六个阶段
对于不同反应系统，条件不同会各有差别，但一般都包括以下三个过程：
(1)   反应物之间的混合接触并产生表面效应；
(2)   化学反应和新相生成；
(3)   晶体生长和结构缺陷校正；
如果有液相或气相参与，则反应不局限于物料直接接触的界面，而可沿整个反应物颗粒自由表面同时进行，此时，固相与气体、液体间的吸附和润湿作用的影响就很重要。
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当反应物之间形成一层产物后，则需要有一种或几种反应物通过产物层的扩散，反应才能继续进行
固相反应中的扩散规律与一般的扩散规律相同。
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四、固相反应中间产物
固相反应的另一个特点是固相反应产物的阶段性
最初反应产物和系统在高温下生成的化合物可能不同，最初反应产物可以与原始反应物反应生成中间产物，中间产物可