无机功能材料习题

简答题（测验）1.什么是骨传导和骨诱导？骨诱导需要满足那些条件？答：生物活性材料植入骨环境中，骨组织将沿植人体表面或内部孔隙攀附生长--传导成骨性材料诱导间充质细胞分化为骨原细胞、成骨细胞，进而形成骨组织的性能--骨诱导性①存在可分化为成骨细胞的间充质细胞(即靶细胞)骨诱导三个条件：②存在引导间充质细胞向成骨细胞分化的生物化学信号③适当的成骨环境2.简述Fe3O4/介孔硅纳米胶囊药物缓释机理答：将载体Fe3O4/介孔硅浸渍到药物溶液中（B2、

DOX、布洛芬等），经过毛细吸收药物被装进空腔，经酰胺化对胶囊封口:改变外加磁场方向及强度控制药物到达靶位，③被DHLA还原，酰胺键打开，药物被释放出来①②①+②③__3.为什么要对碳纳米管纯化？纯化的方法有哪些？答:利用电弧放电法、激光蒸发法和催化热裂解法制得的碳纳米管外往往含有无定形碳、碳纳米粒子及催化剂颗粒等杂质,影响了碳纳米管的性能测试及其应用，因此要对碳纳米管进行纯化。纯化方法：①物理法:根据碳纳米管与杂质物理性质(如粒度、形状、比重、电性能等)的不同而进行分离.如：离心分离、电泳纯化、过滤纯化；②化学法碳纳米管具有很高的结构稳定性,耐强酸、强碱腐蚀,而其它的杂质,如石墨微粒、碳纳米粒子、富勒烯,它们的稳定性都远不如碳纳米管。可用酸去除金属催化剂颗粒，用氧化剂把其它碳成分除掉；③综合法。

4.简述表面带有Si/\/\SO3H基团的MCM41合成方法答：采用后嫁接法合成①合成MCM41：5g硅酸钠50ml水40-50℃溶解5

mol/L硫酸调pH8-96.4gCTAB凝胶溶胶搅拌10min搅拌30min130℃晶化

72

h冷却、抽滤水洗

260℃焙烧

2

h540℃焙烧

2

h摩尔比SiO2∶CTAB∶H2O

=

1∶0.

2∶40②/_\/_\/_\

2-11，生物医用材料的定义？答：用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料，又称生物医用材料。2，生物医学对材料的要求？答：①生物相容性②化学稳定性③力学条件稳定性④其它要求，如良好的空隙度、易加工成型、热稳定性等。

3，举例说明生物医用材料在实际中的应用。答：生物陶瓷（如磷酸钙、生物玻璃、氧化铝等）主要用于制造人工骨、骨螺钉、人工齿、牙种；纳米微孔玻璃，介孔硅可以用作微孔反应器、生化分离基质、生物酶催化剂载体、药物控制释放体系的载体等；碳材料主要用于人工肌腱和韧带（PLA-碳纤维复合材料）、人工心脏瓣膜（热解碳涂层）等。5，生物陶瓷作为生物医用材料的特点（优点）？答：①具有良好的机械强度、硬度、抗拉强度低；②高熔点、低电导性和导热性③陶瓷的组成范围比较宽④陶瓷成形容易。2-2名词解释：①主动靶向药物②被动靶向药物答：主动靶向药物：利用抗体、细胞膜表面受体或特定基因片段的专一性作用，将配位子结合在载体上，在启动子的作用下与目标细胞表面的抗原性识别器进行特异性结合，实现靶向给药的药物。被动靶向药物：利用药物载体的pH敏、热敏、磁性、光等特点在外部环境的作用下实现靶向给药的药物。2.纳米药物载体的优越性？答：①具有高比表面，药物担载量大；

②将药物包封于亚微粒中，降低输送过程中药物损失，调节释药

的速度；

③药物颗粒为亚微米级，增加生物膜的透过性、改变在体内的分

布、提高生物利用度等；

④通过载体表面改性，引入基因片段或光敏、热敏等基团，

实现药物靶向释放。3.简述Fe3O4/介孔硅纳米胶囊药物缓释机理（略）IUPAC如何定义孔的分类。答：孔径<2nm,微孔；2nm<孔径<50nm，介孔；

孔径>50nm，大孔2-32.举出几种常见的多孔材料。答：沸石，介孔氧化硅，多孔陶瓷，硅藻土,活性炭等3.沸石的定义和特点是什么？答：沸石---多孔硅铝酸盐晶体材料。特点（略）

4.沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体有哪些优良性能？答：优点：①有一定大小、形状的孔道，孔径可调，可择形催化；②比表面大；③一般有强酸中心，孔内有强库伦场起极化作用。5.什么是沸石的硅铝比？答：分子筛骨架的硅原子与铝原子的摩尔比例常常被简称为硅铝比6.常用的表示沸石硅铝比的方法是哪几种?答：

用Si／Al表示，有时也用SiO2／Al2O3表示7.为什么含铝沸石骨架是负电性的？答：因为[AlO4]带负电而[SiO4]呈中性，故含铝沸石骨架是负电性8.沸石表示式的通式。答：通常表示为：Mx/n[AlO2)x(SiO2)y]•wH2O9.写出沸石硅铝比的上限与下限，为什么会有此限制？答：上限：无穷大，下限：1。

因为根据Lowenstein规则沸石中不能出现Al-O-Al连接。沸石硅铝比由低到高，其性能变化规律答：热稳定性增加，酸性降低11.提高沸石的硅铝比主要有哪几种方法？答：①直接合成②后处理（改性）：酸处理；水蒸汽处理；高温气相同晶取代等12.沸石分子筛的酸性种类、来源。答：L酸中心，来源：硅羟基；B酸中心，来源：三配位铝。13.与液体酸相比，固体酸的好处有哪些？答：易分离，易回收，对设备腐蚀小，污染小14.实验室常用的表征沸石分子筛酸性的方法。酸强度、酸种类、酸量。答：①酸强度H0越负，酸性越强测定方法：“指示剂法”、量热法、光谱法、碱气吸(脱)附法和色谱法来衡量②酸量：单位质量（或表面积）催化剂的酸中心的数量

测定方法：正丁胺滴定法、电位滴定法、碱气吸(脱)附法、脉冲中毒法等③酸种类表征：NH3-TPD、Py-IR15.引入金属离子方法通常有哪几种？答：离子交换的方法、通过原位合成或者后处理进行表面改性、骨架改性等等。16.改善沸石分子筛的传质性能有哪些途径？答：①减小分子筛颗粒②增大分子筛孔径③在微孔分子筛中引入介孔或大孔17.简述分子筛的择形催化的类型。答：反应物择形、产物择形、过渡态择形18.有机胺分子在微孔分子筛合成中所起到的作用？答：反荷离子、模板剂、结构导向剂、填充剂19.微孔分子筛材料有哪些方面的应用。并举例明？答：离子交换、吸附、催化20.Lowenstein规则内容是什么？答：四面体位置上的两个Al原子不能相邻,也就是说，Al-O-Al连接是禁止的21.图中的笼形结构单元称为：_4668

，它由_8_个六元环和_6_个四元环构成，可以表示为：__α__笼。22.图中的笼形结构单元称为：_

4126886

，它由_6_个八元环构成，_8_个六元环和_12_个四元环构成，可以表示为：_α_笼。23.图中的笼形结构单元称为：_44488284

，它由_6_个八元环构成，_0_个六元环和_12_个四元环构成，可以表示为：__γ_笼。24.根据图，ZSM-5的基本结构单元由_8_个五元环构成，称为_58_单元，ZSM-5的孔道体系由_十_元环直线形孔道和_Z形_的十元环孔道相互垂直交叉形成。2-41，介孔材料合成的基本路线？表面活性剂溶剂（水或有机溶剂）表面活性溶剂无机物种酸或碱无机有机复合物水热或陈化处理洗涤、过滤、干燥煅烧或萃取介孔材料↓→←↑↓↓↓↓↓↓2，介孔材料合成体系中各因素间的相互影响？答：介孔材料合成体系的主要组分是：①无机物种②模板剂③溶剂相。各组分间作用包括：①无机物种间的作用（I-I）:根据溶胶-凝胶化学，原料水解和缩聚速度必须适当，经水热等处理后聚合程度提高；②有机模板剂间的作用（O-O）：形成胶团、胶束、囊泡等有序液晶结构；③无机物种与有机模板间的作用（I-O），在介孔材料合成中起主要作用:通过表面活性剂亲水基团与无机组分间的氢键、离子键等作用引导无机组分在有机模板间的聚合，形成有序结构。3，介孔材料合成的机理？答：①液晶模板机理(LCT)：LCT机理认为表面活性剂浓度一定时,会由胶团自发形成高级有序液晶结构,其分子通过与无机物分子间作用力的诱导(目前认为作用力主要为静电作用或氢键作用),使无机反应物中间物在反应过程中沿液晶模板定向排列,形成有序结构。②协同作用机理(CFM)：CFM机理认为表面活性剂的液晶相是在加入无机反应物后形成的,无机物种与表面活性剂分子间通过协同作用和界面电荷匹配自组装形成有序介观结构。4，介孔材料修饰(有机官能化)的常用方法，及修饰效果？①共沉淀法（直接法）

原理：

R=烷基、巯基、氨基、氰基、乙烯基等优点:合成方法简单;缺点：限于稳定的有机基团、引入基团量少。②后嫁接法优点:可以控制修饰量、可多步修饰、可控制表面性质、可控制内外表面修饰5，当前介孔材料研究内容？答：①合成、表征介孔纳米结构材料,结合无机或有机功能材料复合、组装与杂化的理论进行研究;②合成机理研究,利用计算机模拟技术及现代表征技术手段,从分子水平或微观结构上更好的理解有机表面活性剂-无机物骨架之间的相互作用;③寻找新的模板分子,设计特殊的空间结构,为介孔纳米结构材料的合成创造新的合成路线;④通过形貌的控制,制备出不同形状,性质各异的材料;⑤开展介孔纳米结构材料在催化、有机高分子分离、电子器件、传感器等方面的实际应用。6，介孔材料的应用领域？并举一个实例详细说明。答：①催化：如MCM-41催化重油裂解、加氢异构化、烯烃低聚等反应；

②生物医药领域：如细胞/DNA分离,控释药物等；

③环境化学：降解有机废物、净水、去除重离子等；

④代替多孔硅胶作气相色谱固定相；

⑤纳米材料合成的模板剂2-51.碳纳米管具有哪些优异性能？①力学性能：杨氏模量1-5GPa

(钢的100倍)，拉伸强度10-150GPa(高强钢20倍)，韧性（拉伸40%无明显脆性形变、断裂），长径比100-1000，密度1.33-1.4g/cm3（钢的1/6），最强纤维。②电性能：根据螺旋结构不同分为分为金属性和半导体性；管径>6nm,导电性下降；管径<6nm，优良导电性；管径<0.7nm超导体。

③热性能:耐热：真空2800，空气700；导热率：300W/(mK);一维导热，管间不传热。

④场发射功能：电极间隔1μm时，1-3ev可以激发激光。

⑤储氢性能:SWNT0.39%,MWNT5.7%。

⑥吸附性能：氧化碳纳米管吸附Pb2+、Cu2+、Cd2+。（最大吸附量:97.08,28.49,10.86mg/g）2.为什么要对碳纳米管纯化？纯化的方法有哪些？答:利用电弧放电法、激光蒸发法和催化热裂解法制得的碳纳米管外往往含有无定形碳、碳纳米粒子及催化剂颗粒等杂质,影响了碳纳米管的性能测试及其应用，因此要对碳纳米管进行纯化。纯化方法：①物理法:根据碳纳米管与杂质物理性质(如粒度、形状、比重、电性能等)的不同而进行分离.如：离心分离、电泳纯化、过滤纯化；②化学法：碳纳米管具有很高的结构稳定性,耐强酸、强碱腐蚀,而其它的杂质,如石墨微粒、碳纳米粒子、富勒烯,它们的稳定性都远不如碳纳米管。可用酸去除金属催化剂颗粒，用氧化剂把其它碳成分除掉；③综合法。

3.为什么对碳纳米管进行表面修饰？碳纳米管的表面修饰可分为几类？答：原因：①合成的碳纳米管纯度不高、均匀性差、本身有许多缺陷；②溶解性差；③化学选择性差；④未知的毒性。

按作用力类型分为：①非共价键修饰（修饰分子与碳管通过分子间作用力结合，不损伤碳管的π体系）如聚合物官能化、生物分子官能化、芳香化合物官能化等。

②共价键修饰：a端基修饰:酰氯化反应酯化反应酰胺化反应b侧壁修饰:共价附着、

卤化反应、卡宾或氮宾加成、Bingle-Hirsch反应、[3+2]环加成4.