《无机物合成》课程教学大纲

第一部分 课程基本信息

课程名称	无机物合成	英文名称	The Synthesis of Inorganic Substance
课程编号	S5190313	适应专业	无机化学
开课学期	第二学期	预修课程	无机化学
课程性质	二级学科必修课		分析化学
学时/学分	36学时/ 2学分
考核方式	考试	开课单位	研究生部
课程负责人	姓名	职称	学历/学位
	齐艳娟	教授	研究生/博士
课程负责人所在学院（部门）		中心实验室
课程负责人联系方式

第二部分 课程概述

该课程是为无机化学专业研究生开设的一门必修课，目的是使学生了解无机物的合成与制备、结构与性能的表征方法和有关测试仪器的结构原理及其应用、掌握主要近代仪器分析方法所涉及的图谱解析和它们在无机化学研究领域中的具体应用。培养同学们具有独立和综合运用现代化学实验技术和研究方法的工作能力。逐步形成创新思维，严谨的科学态度和独立进行科学研究的能力。

通过学习无机物的合成与制备、结构与性能的表征方法和有关测试仪器的结构原理及其应用。掌握主要合成和制备方法、实验条件控制技术、影响因素、图谱解析和它们在无机化学研究领域中的具体应用技术。

第三部分 课程主要教学内容

专题一    绪论

本专题重点和难点：1、合成的内容；2、无机合成化学中的若干问题

一、无机合成化学的意义

(一)新能源开发 人类社会的存在和发展是与能源密不可分的。

(二)空间科技 一门新兴的综合性尖端科学技术。

(三)微电子、光电子技术使人类进入了信息时代。

(四)激光技术

二、 无机合成化学研究的内容

（一）特定结构或特殊凝聚态的无机材料的合成及相关技术路线与规律的研究

（二）极端条件下无机材料的合成和相关技术路线的基础性研究

（三）生物矿化与仿生合成技术及其在无机材料合成中的应用研究

（四）组合化学在无机材料的制备领域的应用研究 组合化学也称组合合成，组合库和自动合成法。

（五）节能、洁净、经济等绿色合成反应与工艺的基础性研究

三、 无机合成化学中的若干问题

（一）无机合成化学与反应规律问题    

（二）无机合成中的实验技术和方法问题

（三）无机合成中的分离问题 产品的分离、提纯是合成化学的重要组成部分。

（四）无机合成中的结构鉴定和表征问题

（五）无机合成化学中的文献资料问题

四、 无机合成与高新技术

五、 无机合成化学的最新领域

本专题主要思考题：目前无机合成化学的最新领域有哪些？

专题二    合成的准备工作

本专题重点和难点：1、溶剂在合成中的作用  2、空间效应

一、  无机合成的理论基础

（一）化学热力学与化学合成

  （二）化学动力学与化学合成

1.浓度对化学反应的影响

2.温度对化学反应的影响

3.溶剂对反应速率的影响

4.反应机理与化学合成

5.催化剂与化学合成

二、  溶剂、气体和试剂

(一)溶剂

1.溶剂在合成中的作用

2.溶剂的范围和分类

3.溶剂的选择

4.溶剂的提纯

（二）气体

1.气体的作用

2.气体的来源

3.气体的净化

（三）试剂

三、   物质的分离与纯化技术

（一）蒸馏与升华

（二）过滤与离心

（三）结晶与重结晶

（四）利用化学反应提纯

（五）萃取

（六）色谱分离

本专题主要思考题：在合成中那些可以做溶剂。

专题三    传统合成方法

一、 本专题重点和难点：高温合成方法

二、 高温合成方法

（一）   实验室中常用的几种获得高温的方法

（二）  高温合成反应类型

（三） 高温还原反应

（四）化学转移反应

（五）  高温下的固相反应

（六）稀土复合氧化物固体材料的高温合成

（七） 低温化学合成中金属蒸气和活性分子的高温制备

二、低温合成方法

(一) 低温的获得、测量和控制

(二) 真空的获得、测量和实验室常用的真空装置

(三) 低温下气体的分离

(四) 液氨中合成

(五)低温下稀有气体化合物的合成

(六) 低温下挥发性化合物合成的示例

(七) 低温化学中的低温合成

三、高压合成方法

（一）高压高温的生产和测量

（二）高压高温合成方法

（三）无机化合物的高压合成

（四）无机材料的高压制备

（五）高压在合成中的作用，合成产物的结构性能及应用前景

（六）无机材料高压合成的研究方向与展望

四、低压合成方法

本章主要思考题：如何高温合成稀土复合氧化物固体材料?

专题四   经典合成方法

本专题重点和难点：溶胶-凝胶合成法;水热与溶剂热合成

一、化学气相沉积法

（一） CVD简史及分类

（二） CVD的化学反应体系－热解反应

（三） CVD反应体系－化学合成反应

（四） CVD反应体系－化学输运反应

（五） 催化CVD (catalytic CVD)

（六）电化学气相沉积（ECVD ）

二、溶胶-凝胶合成法

  (一）基本概念

（二） 发展历程

（三） 溶胶-凝胶技术的分类

（四） 基本原理和工艺过程

  （五）常用测试方法

  （六）溶胶-凝胶法的应用

  （七）优势和缺陷

  （八）发展

三、水热与溶剂热合成法

（一）介稳材料的合成

（二）人工水晶的合成

（三） 特殊结构、凝聚态与聚集态的制备

（四）复合氧化物与复合氮化物的合成

（五）水热条件下的海底:生命的摇篮

（六）超临界水—新型的反应体系

（七） 水热与溶剂热合成技术

四、自蔓延高温合成法

本章主要思考题：水热与溶剂热合成化学有哪些特点？

专题五   现代合成方法

本专题重点和难点：仿生合成方法

一、 微波与等离子体合成方法

（一）微波加热原理

（二）微波辐射法在无机合成中的应用

（三）微波等离子体化学

二、微重力合成方法

(一) 微重力及其特点

(二) 微重力条件下的材料实验系统

（三）微重力研究内容与历史

（四）微重力材料科学技术应用

三、超重力合成方法

四、仿生合成方法

本专题主要思考题：如何进行纳米材料的仿生合成？

专题六     无机合成中的结构表征

本专题重点和难点：一些特种的现代检测手段

一、 各种常规的化学分析

二、分析仪器和实验技术

  （一）X射线粉末衍射

  （二）差热、热重分析

   （三）各类光谱

三、一些特种的现代检测手段

（一）X-射线单晶衍射

（二）扫描电镜

本专题主要思考题：确定纳米结构采用什么仪器?

专题七    绿色合成

本专题重点和难点：绿色化学的设计，

一、 绿色化学的概念

二、绿色化学的设计

1、开发"原子经济"反应

2、　采用无毒、无害的原料

3、采用无毒、无害的催化剂

4、采用无毒、无害的溶剂

三、 绿色化学研究的基本内容

（一 ）水相中的绿色化学合成

（二） 离子液中的绿色化学合成

（三）固相绿色化学合成

（四）有机光化学反应

本专题主要思考题：离子液体合成的优点有哪些？

第四部分 主要教学参考资料

一、建议教材

徐如人 庞文琴主编，《无机合成与制备化学》，高等教育出版社，2001年6月。

二、主要参考书

1．游效曾 孟庆金 韩万书 主编，《配位化学进展》，高等教育出版社，2000年8月。

2. 王秀丽 赵岷等编著，《多酸电化学导论》，中国环境科学出版社，2006年12月。

第五部分 教学进度表

教学周	专题名称	主要内容	授课方式	学时分配
				理论学时	实践（实验）学时
第一周	专题一    绪论	一、无机合成化学的意义 二、   无机合成化学研究的内容 三、   无机合成化学中的若干问题	课堂 讲授
第二周		四、   无机合成与高新技术 五、   无机合成化学的最新领域
第三周	专题二    合成的准备工作	一、 无机合成的理论基础 （一）化学热力学与化学合成 （二）化学动力学与化学合成
第四周		二、溶剂、气体和试剂 （一）溶剂 （二）气体 （三）试剂	专题 报告
第五周		三、物质的分离与纯化技术（一）蒸馏与升华 （二）过滤与离心 （三）结晶与重结晶 （四）利用化学反应提纯 （五）萃取 （六）色谱分离
第六周	专题三    传统合成方法	一、 高温合成方法 （一）实验室中常用的几种获得高温的方法 （二）高温合成反应类型 （三）高温还原反应 （四）化学转移反应 （五）高温下的固相反应 （六）稀土复合氧化物固体材料的高温合成 （七）低温化学合成中金属蒸气和活性分子的高温制备
第七周		二、低温合成方法 三、高压合成方法 四、低压合成方法
第八周	专题四   经典合成方法	一、化学气相沉积法 （一）CVD简史及分类 （二）CVD的化学反应体系－热解反应 （三）CVD反应体系－化学合成反应 （四）CVD反应体系－化学输运反应 （五）催化CVD (catalytic CVD) （六）电化学气相沉积（ECVD ）
第九周		二、溶胶-凝胶合成法 (一）基本概念 （二）发展历程 （三）溶胶-凝胶技术的分类 （四）基本原理和工艺过程 （五）常用测试方法
第十周		（六）溶胶-凝胶法的应用 （七）优势和缺陷	学术 研讨
第十一周		三、水热与溶剂热合成法 （一）介稳材料的合成 （二）人工水晶的合成 （三）   特殊结构、凝聚态与聚集态的制备 （四）无机-有机杂化材料、复合氧化物与复合氮化物的合成
		（五）水热条件下的海底:生命的摇篮 （六）超临界水—新型的反应体系 （七）   水热与溶剂热合成技术 四、自蔓延高温合成法
第十二周		阅读一篇水热合成的论文	学术 研讨
第十三周	专题五   现代合成方法	一、微波与等离子体合成方法 二、微重力合成方法
第十四周		三、超重力合成方法 四、仿生合成方法
第十五周	专题六 无机合成中的结构表征	一、 各种常规的化学分析 二、结构分析仪器和实验技术 （一）X射线粉末衍射 （二）差热、热重分析 （三）各类光谱分析
第十六周		三、一些特种的现代检测手段 （一）X-射线单晶衍射 （二）扫描电镜
第十七周	专题七  绿色合成	一、   绿色化学的概念 二、绿色化学的设计 1、开发"原子经济"反应 2、　采用无毒、无害的原料 3、采用无毒、无害的催化剂 4、采用无毒、无害的溶剂
第十八周		三、   绿色化学研究的基本内容 （一   ）水相中的绿色化学合成 （二）   离子液中的绿色化学合成 （三）固相绿色化学合成 （四）有机光化学反应

学院主管领导审核签字：

                                                      年   月   日