水热合成法修改雷鸣

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1、最早采用水热法制备材料的是1845年K.F.Eschafhautl以硅酸为原料在水热条件下制备石英晶体。一些地质学家采用水热法制备得到了许多矿物，到1900年已制备出约80种矿物，如石英，长石，硅灰石等。1900年以后，G.W.Morey和他的同事在华盛顿地球物理实验室开始进行相平衡研究，建立了水热合成理论，并研究了众多矿物系统。水热、溶剂热合成1985年，Bindy首次在“Nature”杂志上发表文章报道了高压釜中利用非水溶剂合成沸石的方法，拉开了溶剂热合成的序幕。现为无机功能材料、特种组成与结构的无机化合物和特种凝聚态材料，如超微粒、无机膜、单晶等的重要合成途径。从模

2、拟地矿生成开始合成沸石分子筛和其他晶体材料的常用方法。高温水蒸气压更高，其结构不同于室温水，在已升高温度和压力的水中，几乎所有的无机物质都有较大的溶解度。这对前驱体材料的转化起着重要作用水热、溶剂热合成已成为无机合成化学的一个重要的分支。无机晶体材料的溶剂热合成研究是近三十年发展起来的，主要指在有机溶剂热条件下的合成，以区别于水热合成。第一届水热反应和溶剂热反应(Hydrothermalreactionsandsolvothermalreactions)国际会议1982年4月在日本横滨2006年8月在日本森岱(Sendai)第八届水热反应和溶剂热反应国际会议水热合成化学侧

3、重于研究水热条件下物质的反应性、合成规律及产物的结构与性质。反应需耐高温高压与化学腐蚀的设备。体系处于非平衡状态，需用非平衡热力学理论研究合成化学问题。§3.1水热、溶剂热合成基础一、水热、溶剂热合成的特点►水热、溶剂热合成化学是研究物质在高温和密闭或高压条件下溶液中的化学行为与规律的化学分支►水热、溶剂热合成是指在一定温度(100-1000℃)和压强(1-l00MPa)条件下利用溶液中物质化学反应所进行的合成。►水热、溶剂热反应主要以液相反应机理为其特点，而固相反应主要以界面扩散为特点。水热、溶剂热化学侧重于水热、溶剂热条件下特殊化合物与材料的制备、合成和组装，及固相反

4、应无法制得的物相或物种，或使反应在相对温和的水热、溶剂热条件下进行。机理上的不同可导致不同结构的材料生成，如液相条件能生成完美晶体、固相合成能获得非整比化合物等，即材料的微结构、性能等与材料的来源密切相关。①水热与溶剂热条件下反应物反应性能的改变、活性的提高，水热与溶剂热合成方法有可能代替固相反应以及难于进行的合成反应，并产生一系列新的合成方法。②水热与溶剂热条件下中间态、介稳态及特殊物相易于生成，因此能合成与开发一系列特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物。水热、溶剂热合成化学的特点③能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下

5、晶化生成。④水热与溶剂热的低温、等压、溶液条件，有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，且合成产物结晶度高以及易于控制产物晶体的粒度。⑤由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛，因而有利于低价态、中间价态与特殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。水热、溶剂热合成化学的特点通过数种组分在水热或溶剂热条件下直接化合或经中间态发生化合反应。利用此类反应可合成各种多晶或单晶材料。Nd2O3+H3PO4NdP5O14CaO·nAl2O3+H3PO4Ca(PO4)3OH+AlPO4La2O3+Fe2O3+SrCl2(La,Sr)FeO3FeTiO3+KOHK2O·nTiO2

6、(n=4,6)二、水热、溶剂热反应的基本类型(1)合成反应沸石阳离子交换；硬水的软化、长石中的离子交换；高岭石、白云母、温石棉的OH-交换为F-。(2)热处理反应条件处理一般晶体而得到具有特定性能晶体的反应例如：人工氟石棉人工氟云母(3)转晶反应利用水热与溶剂热条件下物质热力学和动力学稳定性差异进行的反应例如：良石高岭石;橄榄石蛇纹石;NaA沸石NaS沸石(4)离子交换反应例如SiO2单晶的生长，反应条件为0.5mol/LNaOH、温度梯度410~300℃、压力120MPa、生长速率1~2mm/d；若在0.25mol/LNa2CO3中，则温度梯度为400~370℃

7、、装满度为70％、生长速率1~2.5mm/d。(5)单晶培育高温高压水热、溶剂热条件下，从籽晶培养大单晶一定温度、压力下物质脱水结晶的反应(6)脱水反应例如FeTiO3FeO+TiO2ZrSiO4+NaOHNa2SiO3+ZrO2FeTiO3+K2OFeO+K2O·nTiO2(n=4,6)(7)分解反应分解化合物得到结晶的反应例如(8)提取反应从化合物(或矿物)中提取金属的反应钾矿石中钾的水热提取重灰石中钨的水热提取例如KF+MnCl2KMnF3KF+CoCl2KCoF3(9)沉淀反应生成沉淀得到新化合物的反应例如C