微波化学毕业设计

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1、微波化学微波化学的定义及发展微波化学是人们对微波场中物质的特性及其相互作用的研究基础上发展起来的。微波化学是根据电磁场和电磁波理论、介电质物理理论、凝聚态物理理论、等离子体物理理论、物质结构理论和各种化学理论，利用现代微波技术来研究物质在微波场作用下的物理和化学行为的一门科学。微波在化学中的应用开辟了微波化学这一化学新领域。微波可以直接与化学体系发生作用从而促进各类化学反应的进行，这是通常意义上微波化学所设涉及的内容，微波对凝聚态物质的化学作用主要属于这一类。微波与气态物质的作用情况有些不同。在这里

2、，某些特定频率（波长）的微波可以被某些特定的气体所吸收，因为它们的量子能量可能正好与相应气体的转动能级的能量差相对应，这就是微波吸收光谱学所研究的内容，它在大气污染物监测方面又很有价值的应用。但对于常用的915MHz和2450MHz的微波功率，更一般的情况是，在微波功率的诱导下，气体先转变成等离子体，进而可在各种化学领域加以利用，这就是所谓的微波等离子体化学，它是广义微波化学所涵盖的内容[1]-[2]。微波化学实际上是从微波等离子体化学开始发展的，在化学研究中最早利用微波的是1952年Broida等

3、用同轴谐振腔获得微波诱导等离子体（MIP）的办法以原子发射光谱法（AES）测定了氢-氘混合气体中氘的同位素丰度[3]。1975年，Moisan等发展了一种表面波器件[4].1976年，Beenakker提出了TM010谐振腔[5]并可以方便获得常压氦微波等离子体，为HeMIP-AES的推广应用创造了条件。1981年嘉茂睦和等成功地用这一方法以CH4和H2为原料气在钼和硅基片上沉积出了厚度在1-2um的金刚石膜[6]，这种方法现在已经成功用于微电子材料的刻蚀、净化、高分子材料的表面改性和光刻胶的剥蚀等

4、加工过程。1985年，吉林大学的科研集体又提出了一种微波等离子体炬（MPT）新光源[7]，几经改进，他们最后在1997年发展了一种氧屏蔽MPT(OS-MPT)光源，终于较好地解决了微波等离子体(MWP)光谱法研究中长期存在的样品承受能力低和基体干扰严重这两大难题，为MWP光谱仪的商品化奠定了基础[8]。微波场对凝聚态物质的作用则要复杂得多，所以，微波能在凝聚态化学中的应用比微波等离子体在化学中的应用晚。微波用于凝聚态合成化学的研究开始于1986年R.Gedye对苯甲酸和醇的酯化反应[9]的研究和R.

5、J.Giguere对蒽与马来酸二甲酯的Diels-Alder环加成反应[10]。迄今为止，微波用于有机合成反应取得明显成果的还有重排、Knoevenage反应、Perkin反应、苯偶姻缩合、Reformatsky反应、Deckman反应、缩醛（酮）反应、Witting反应、羟醛缩合、开环、烷基化、水解、氧化、烯烃加成、消除反应、取代、成环、环反转、酯交换、酰胺化、催化氢化、脱羧、脱保护、聚合、主体选择性反应、自由基反应及糖类和某些有机金属反应等，几乎涉及了有机合成反应的各个主要领域。同时，微波也适用

6、于无机固相反应中，比如陶瓷的烧结、固体快离子导体的制备、超细纳米粉体材料和沸石分子筛的合成等[1]。微波及其加热原理微波的产生　　微波能通常由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来获得。可以产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三、四极管、行波管等。在目前微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。微波是指频率大约在300Mhz

7、-300Ghz，即波长在1mm至10cm范围内的电磁波。它位于电磁波谱的红外辐射（光波）和无线电波之间。从物理学角度上讲，微波有不同于其他波段的特点：（1）似光性微波波长非常小，当微波照射到某些物体上时，将产生显著的反射和折射，就和光线的反射、折射一样。（2）穿透性微波可以穿透某些材料，如玻璃、陶瓷、某些塑料（如聚四氟乙烯）等，因此，这些材料可以制成微波加热的容器。（3）信息性微波波段的信息容量非常巨大，即使是很小的相对宽度，其可用的频带也是很宽的。微波波段中波长在1-25cm的波段专门用于雷达，其

8、余部分用于电讯传输。（4）非电离性微波的量子能量不够大，因此不会改变物质分子的内部结构或者破坏其分子的化学键，所以微波和物质之间的作用是非电离的[11]。（5）热惯性小　　微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。（6）选择性加热　　物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收