微波技术在化学领域中的应用及其机理研究

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1、微波技术在化学领域中的应用及其机理研究摘要微波对物质的作用机理及微波合成反应技术是目前微波化学研究的重点。主要从有机化学、高分子化学及其它化学领域中对微波这一新型合成技术的应用进行了综述，并探讨了微波对物质的内加热效应及非热效应的作用机理。关键词微波技术辐射化学反应机理自从Gedye[1]和Giguere[2]报道了利用微波辐射技术（Microatsky反应、Deckmann反应、缩醛（酮）反应、、ingos[7]利用微波炉通过氢键和配位键的结合制备了有机金属配合物，成功实现了有机金属配合物的自由组

2、装，给金属有机化学反应注入了新的活力。Baghurst等人采用微波常压合成技术合成了铑和铱的二烯烃化合物和“三明治”型的阳离子化合物，并由此改进了微波常压反应系统，使之与有机合成反应装置更接近且具有实用性，可以使大多数常规化学反应在微波条件下进行[8]。２微波技术在高分子化学中的应用微波技术应用于高分子化学领域的研究较多，在聚合物合成、交联、固化等方面都有成功的应用。如甲基丙烯酸-2-羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等己烯基类单体的自由基聚合反应，聚酰胺酸的亚胺化反应，芳香二胺和芳香二羧酸合成芳香聚酰

3、胺的缩合反应，引发聚醚反应、聚烯烃的交联反应，聚氨酯的固化反应以及聚氨酯的合成反应等。这些反应除可以显著缩短反应时间，有些性能还明显优于传统加热方法。如聚氨酯经微波辐射形成膜的硬度较传统方法有明显提高，丙烯酸类树脂在微波辐射下3~8min就可固化出物理性能优于传统方法的树脂固化物。龙明策[9]等采用以淀粉、丙烯酸为主要原料，开展了以微波辐射合成高吸水性树脂的工艺研究，合成了吸水率为735g/g的高吸水性树脂，比传统加热方法节省时间数10倍以上，操作易于控制且“三废”排放极少。微波技术在高分子合成中的

4、应用研究是基于微波辐射有优良的“内加热”效应，但在聚合反应中的机理、热效应及非热效应对聚合反应的影响均受仪器的限制而无法开展。近年来出现的脉冲微波辐射，用电磁波在没有明显的热效应的情况下引起化学反应，这一方法的运用将为高分子合成提供有力的手段。３微波技术在其它化学领域中的应用在无机材料方面，用微波辐射技术可以进行沸石分子筛的合成，为制备新型的功能材料与催化剂提供了快捷的途径和方法[10,11],用微波等粒子技术，制备了金刚石膜、鈷薄膜等金属膜。在分析化学方面，用微波辐射技12全文查看术进行了样品溶解

5、、蛋白质水解等方面的研究，开辟了一条高效、快速的新实验方法。在生物化学方面，微波技术应用较早，利用微波技术可以快速对蛋白质及肽进行水解，并且可以控制裂解部位，极大的提高酶催化反应的效率。在药物化学方面，利用微波技术通过短寿命的示踪原子快速、高产率的合成了同位素标记药物，拓展了药物化学的合成领域，具有广泛的应用前景。４微波辐射技术的机理探讨微波在电磁波谱中介于红外辐射（光波）和无线电波之间，又称超高频，其波长在1mm～1m之间，频率在300MHz~300GHz。用于加热技术的微波波长一般固定在12．2

6、cm或33．3cm。关于微波加热的原理，一般认为：微波振动同物质分子偶极振动有相似的频率，在快速振动的微波磁场中，物质分子的偶极振动尽力同微波振动相匹配，而分子的偶极振动通常落后于微波磁场，这样物质分子吸收电磁能以数十亿次的高速振动产生热能，因此微波对物质的加热是从物质分子出发的，称为“内加热”。而传统的加热方法如回流则是靠热传导和热对流来实现的，即“外加热”。内加热的优越性在于加热快，受热均匀，能显著提高有机反应的速度。当然，微波对反应物的加热速率、溶剂的性质、反应体系等都能影响其反应的速率。微波

7、技术除具有热效应外，还存在微波的特殊效应。微波作用于反应物后，加剧了分子间的运动，提高了分子的平均能量，即降低了反应的活化能，大大增加了反应物分子的碰撞频率，使反应迅速完成，这就是微波提高化学反应速度的主要原因。５结语随着科学技术的不断发展，越来越多的交叉学科正在形成，微波辐射技术扩展到化学领域就形成了一门新的交叉学科－微波化学，无论是在理论上，还是在应用技术上，都无疑是化学领域中的一大新进展。当然微波化学还存在着许多有待解决的问题，绝大多数还停留在实验研究阶段。但有理由相信，随着微波技术的发展，，

8、微波辐射技术在化工领域将有更为广泛的应用前景。摘要微波对物质的作用机理及微波合成反应技术是目前微波化学研究的重点。主要从有机化学、高分子化学及其它化学领域中对微波这一新型合成技术的应用进行了综述，并探讨了微波对物质的内加热效应及非热效应的作用机理。关键词微波技术辐射化学反应机理自从Gdy[1]和Giur[2]报道了利用微波辐射技术（Microsky反应、Dckmnn反应、缩醛（酮）反应、、inos[7]利用微波炉通过氢键和配位键的结合制备了有机金属配合物，成功实现了有