溶液中固體粒子析出過程理論教學(xué)大綱

溶液中固體粒子析出過程理論教學(xué)大綱課程名稱：溶液中固體粒子析出過程理論英文名稱：TheoryofParticIeSeparateoutfromSoIution課程編號(hào)：x4080301學(xué)時(shí)數(shù)：32其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)：16課外學(xué)時(shí)數(shù)：0學(xué)分?jǐn)?shù)：2.0適用專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)一'課程的性質(zhì)和任務(wù)本課程是應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)選修課。固體粒子從溶液中成核并長大析出，是凝聚態(tài)物理、納米材料一納米粒子制備領(lǐng)域中的重要課題，在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要地位。由于遼寧科技大學(xué)對(duì)于固體粒子從溶液中成核、長大析出過程有重大創(chuàng)新研究，給出了溶液中固體粒子析出過程的數(shù)學(xué)方程組和邊界條件，進(jìn)而給出了“連續(xù)爆發(fā)性成核液相沉淀納米粉體制備技術(shù)”，已在我國和多國得到了創(chuàng)造專利授權(quán)；制備的納米粒子粒度均勻、分散性良好，粒徑進(jìn)入特小級(jí)。本課程是我校應(yīng)用物理專業(yè)材料科學(xué)方向（結(jié)構(gòu)材料和功能材料）的獨(dú)具特色的重要專業(yè)課。本課程的任務(wù)是：使學(xué)生獲得最新的固體粒子從溶液中成核并長大析出過程理論以及由此給出相關(guān)納米粒子制備工藝的基礎(chǔ)知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于溶液中固體粒子析出及納米粒子制備方面分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生深入應(yīng)用物理專業(yè)材料科學(xué)方向打好基礎(chǔ)以及將來從事相關(guān)工作打好基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)內(nèi)容的基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)（―）外表張力一般了解外表、液（固）體界面狀態(tài)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；正確理解外表張力系數(shù)的力學(xué)定義、外表層的結(jié)構(gòu)與張力的物理特點(diǎn)；正確理解外表張力做功、熱力學(xué)函數(shù)的基本關(guān)系式（只有一個(gè)外表）、外表張力系數(shù)。的熱力學(xué)定義（外表能）。重點(diǎn)：正確理解外表張力系數(shù)的力學(xué)和熱力學(xué)定義、外表層的結(jié)構(gòu)與張力的物理特點(diǎn)。難點(diǎn)：外表層的結(jié)構(gòu)與張力的物理特點(diǎn)。（二）彎曲液面下的附加壓強(qiáng)Young—Laplace公式熟練掌握Young—Laplace公式推導(dǎo)；正確理解毛細(xì)管現(xiàn)象；正確理解在粉體干燥過程中附加壓強(qiáng)的緊縮作用。重點(diǎn)：Young—Laplace公式。難點(diǎn)：Young—Laplace公式推導(dǎo)。（三）蒸氣壓與溶解度與外表曲率的關(guān)系正確理解液體蒸氣壓與外表曲率的關(guān)系；熟練掌握液體（固體）的溶解度與外表曲率的關(guān)系的推導(dǎo)一般了解液體中固體粒子的陳化；正確理解在粉體制備過程中固體粒子的陳化。重點(diǎn)：液體（固體）的溶解度與外表曲率的關(guān)系。難點(diǎn)：液體（固體）的溶解度與外表曲率的關(guān)系的推導(dǎo)。（四）液體與固體的界面一般了解液體在固體外表上的潤濕作用；正確理解沾濕、浸濕和鋪展；一般了解接觸角與潤濕的關(guān)系。重點(diǎn)：沾濕、浸濕和鋪展。難點(diǎn)：沾濕、浸濕和鋪展的熱力學(xué)條件。（五）固體外表的吸附一般知識(shí)一般了解固體對(duì)氣體的吸附作用；正確理解吸附量的表示方法；一般了解吸附等溫線的類型；一般了解吸附量的變化規(guī)律和正確理解吸附熱理論。重點(diǎn)：吸附量的表示方法。難點(diǎn)：吸附熱理論。（六）吸附理論熟練掌握單分子層吸附理論一一Langmuir吸附等溫方程式；Langmuir方程推導(dǎo)及意義；一般了解混合吸附；正確理解多分子層吸附理論一一BET吸附等溫方程式及其性質(zhì)。重點(diǎn)：單分子層吸附理論——Langmuir吸附等溫方程式的推導(dǎo)。難點(diǎn)：多分子層吸附理論一一BET吸附等溫方程式的推導(dǎo)。（七）固體比外表的測定與化學(xué)吸附與催化作用正確理解固體比外表的測定一般了解從吸附量計(jì)算比外表；正確理解化學(xué)吸附與催化作用。重點(diǎn)：正確理解固體比外表的測定。難點(diǎn)：化學(xué)吸附與催化作用。（八）外表活性物質(zhì)一般了解溶于水的物質(zhì)對(duì)水的外表張力影響；正確理解外表活性劑；正確理解外表活性劑的臨界膠束濃液（CMC）；正確理解CMC與活性劑膠束結(jié)構(gòu)聯(lián)系的規(guī)律；正確理解膠束的加溶現(xiàn)象和構(gòu)形。重點(diǎn)：外表活性劑的臨界膠束濃液CMC與活性劑膠束結(jié)構(gòu)聯(lián)系的規(guī)律。難點(diǎn)：外表活性劑的臨界膠束濃液CMC與活性劑膠束結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。（九）加溶現(xiàn)象一般了解加溶現(xiàn)象；正確理解加溶機(jī)理與膠束構(gòu)形；一般了解加溶現(xiàn)象應(yīng)用。重點(diǎn)：加溶機(jī)理與膠束構(gòu)形的規(guī)律。難點(diǎn)：正確理解膠束的加溶現(xiàn)象和構(gòu)形。（十）外表活性劑在固體外表上的吸附一般了解外表活性劑在固體外表吸附的三種類型；正確理解影響固體外表吸附外表活性劑的各種因素；一般了解外表活性劑在固體外表吸附的實(shí)際應(yīng)用。重點(diǎn)：影響固體外表吸附外表活性劑的各種因素。難點(diǎn)：影響固體外表吸附外表活性劑的各種因素。（H^一）外表活性劑的HLB值（親憎平衡值一Hydrophile-lipophileBalance）正確理解HLB值的定義；一般了解HLB值的決定方法和HLB值測定法；一般了解外表活性劑的HLB值與分子構(gòu)型的關(guān)系；正確理解外表活性劑的HLB值與面活性劑具體應(yīng)用的關(guān)系。重點(diǎn)：影響固體外表吸附外表活性劑的各種因素。難點(diǎn)：外表活性劑的HLB值與面活性劑具體應(yīng)用的關(guān)系。（十二）前人關(guān)于溶液中成核、粒子制備的工作一般了解前人納米粒子制備方法：氣相法、固相法、沉淀法、膠體化學(xué)法和水熱法；一般了解成核速率的Weiman公式（1908）；正確理解Lamer圖；一般了解均分散（單分散）溶膠Matijevic爆發(fā)成核制備理論；正確理解化學(xué)生成速率；正確理解擴(kuò)散（擴(kuò)散方程擴(kuò)散系數(shù)）；正確理解長大公式；一般了解溶液機(jī)械混合的規(guī)律。重點(diǎn)：Lamer圖、化學(xué)生成速率和擴(kuò)散規(guī)律。難點(diǎn)：化學(xué)生成速率和擴(kuò)散規(guī)律。（十二）經(jīng)典成核理論及小粒子碰撞聚并長大理論正確理解溶液中膠粒析出（相變）過程的推動(dòng)力；正確理解臨界核與臨界自由能；熟練掌握成核速率公式；一般了解小粒子碰撞聚并長大理論。重點(diǎn)：臨界核與臨界自由能和成核速率公式。難點(diǎn)：臨界核與臨界自由能。（十三）遼寧科技大學(xué)工作之一：關(guān)于溶液中成核、沉淀過程的理論與工藝研究正確理解成核速率理論公式的簡明的近似表達(dá)式;正確理解溶液機(jī)械混合與擴(kuò)散對(duì)成核的影響；熟練掌握液相膠粒析出相變過程數(shù)學(xué)方程。重點(diǎn)：液相膠粒析出相變過程數(shù)學(xué)方程。難點(diǎn)：液相膠粒析出相變過程數(shù)學(xué)方程。（十四）遼寧科技大學(xué)工作之二：正確理解膠粒析出過程的變化方程組及它的解；正確理解液相反響和機(jī)械混合對(duì)成核的影響；正確理解各種因素對(duì)納米粒子粒徑的影響。（十五）遼寧科技大學(xué)工作之三：遼寧科技大學(xué)連續(xù)有序沉淀法納米粒子制備的專利方法介紹；一般了解納米二氧化鈦粉體的制備和納米碳酸錮的制備。三、教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配

序號(hào)主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時(shí)分配輔導(dǎo)答疑比例外表物理化學(xué)概要外表張力系數(shù)的力學(xué)定義、外表層的結(jié)構(gòu)與張力的物理特、外表張力系數(shù)。的定義（外表能）；彎曲液面的現(xiàn)象：彎曲液面卜的附加壓強(qiáng)，Young-Laplace公式；液體和固體的溶解度與外表曲率的關(guān)系；液體在固體外表上的潤濕作用講授22:1*固體外表的吸附固體對(duì)氣體的吸附作用；吸附量的表示方法；吸附等溫線的類型；單分子層吸附理論一一Langmuir吸附等溫方程式；多分子層吸附理論一一BET吸附等溫方程式；固體比外表的測定；化學(xué)吸附與催化作用講授22:1外表活性物質(zhì)溶于水的物質(zhì)對(duì)水的外表張力影響；外表活性齊小外表活性劑的臨界膠束溶液（CMC）與活性劑膠束結(jié)構(gòu)聯(lián)系的規(guī)律；膠束的加溶現(xiàn)象和構(gòu)形；加溶現(xiàn)象的應(yīng)用；外表活性劑在固體外表上講授22:1的吸附；外表活性劑在固體外表上吸附的實(shí)際應(yīng)用；外表活性劑的HLB值（親憎平衡值—Hydrophile-lipophileBalance）及其實(shí)際應(yīng)用。四前人關(guān)于溶液中成核、粒子制備的工作1、前人納米粒子制備方法的簡介：氣相法、固相法、沉淀法、膠體化學(xué)法、水熱法；2、前人留下的與成核、沉淀有關(guān)的規(guī)律：成核速率的Weiman公式（1908）；Lamer圖；均分散（單分散）溶膠Matijevic爆發(fā)成核制備理論；化學(xué)生成速率；擴(kuò)散（擴(kuò)散方程、擴(kuò)散系數(shù)）；長大公式；溶液機(jī)械混合的規(guī)律3、經(jīng)典成核理論：溶液中膠粒析出（相變）過程的推動(dòng)力；臨界核與臨界自由能；成核速率公式；小粒子碰撞聚并長大理論講授62:1五遼寧科技大學(xué)關(guān)于溶液中成核、沉淀過程的理論與工藝研究1、成核速率理論公式的簡明的近似表達(dá)式；溶液機(jī)械混合與擴(kuò)散對(duì)成核的影響；液相膠粒析出相變過程數(shù)學(xué)方程；膠粒析出過程的變化方程組及它的解；液相反響對(duì)成核的影響；各種因素對(duì)納米粒子粒徑的影響2、遼寧科技大學(xué)連續(xù)有序沉淀法專利方法納米二氧化鈦粉體的制備納米碳酸鋰的制備講授42:1六實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)16四、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求實(shí)驗(yàn)共16學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)