微波与等离子体下的无机合成课件.ppt

《微波与等离子体下的无机合成课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、微波与等离子体下的无机合成内容梗概一、微波辐射法在无际合成中的应用二、微波等离子体化学一、微波辐射在无机合成中的应用1、微波加热和加速反应机理2、沸石分子筛的合成3、沸石分子筛的离子交换4、微波辐射法在无机固相反应中的应用5、在多孔晶体材料上无机盐的高度分散6、稀土磷酸盐发光材料的微波合成引子微波在整个电磁波谱中的位置如图1所示，通常指波长为1m到0.1mm范围内的电磁波，其相应的频率范围是300MHz~3000GHz。1~25cm波长范围用于雷达，其它的波长范围用于无线电通讯，为了不干扰上述这些用途。国际无线电通

2、讯协会(CCIP)规定家用或工业用微波加热设备的微波频率是2450MHz(波长12.2cm)和915MHz(波长32．8cm)。家用微波炉使用的频率都是2450Hz，915MHz的频率主要用于工业加热。目前人们在许多化学领域(如无机、有机、高分子、金属有机、材料化学等)运用微波技术进行了很多的研究，取得了显著的效果。微波作为一种能源，正以比人们预料要快得多的速度步入化工、新材料及其它高科技领域，如超导材料的合成，沸石分子筛的合成与离子交换，稀土发光材料的制备，超细粉制备，分子筛上金属盐的高度分散型催化剂制备，分析样

3、品的消解与熔解，蛋白质水解，各种类型的有机合成及聚合物合成，金刚石薄膜、太阳能电池、超导薄膜、导电膜的微波等离子体化学气相沉积，半导体；芯片的微波等离子体注入和亚微级刻蚀，光导纤维的微波等离子体快速制备，微波等离子体作为一种强有力的光源在原子发射、原子吸收、原子荧光等光谱分析中的应用，并成功用于色谱用微波等离子体离子化检测器，精细陶瓷的快速高温烧结和连接，微波等离子体高效率激发强功率激光等领域。这些很可能成为20世纪末到21世纪最有发展前途的领域。1、微波加热和加速反应机理实验表明：①极性分子溶剂吸收微波能而被快速

4、加热；②非极性分子溶剂几乎不吸收微波能，升温很小。①水、醇类、羧酸类等极性溶剂都在微波作用下被迅速加热，有些已达到沸腾；②非极性溶剂(正已烷，正庚烷和CCl4)几乎不升温；③有些固体物质(如Co2O3、NiO、CuO、V2O5、WO3、碳黑等)能强烈吸收微波能而迅速被加热升温；④有些物质几乎不吸收微波能，升温幅度很小。微波加热大体上可认为是介电加热效应。偶极极化：极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向各个方向的机会相同，所以偶极矩的统计值为零，若将极性分子置于外电场中，极性分子在电场作用下总是趋向电

5、场方向排列，这时我们称这些分子被极化，极化的程度可用偶极极化率衡量，αd＝μ2／3kT即αd与偶极矩μ2值成正比，与绝对温度T成反比。变形极化：在外场作用下，无论是极性分子或非极性分子都会发生电子相对于原子核移动和原子核之间的微小移动，产生变形极化，用电子极化率αe和原子极化率αa两项来衡量。变形极化与温度无关。界面极化：再就是对于非均相体系，外电场对相界面电荷极化，而产生的界面极化效应(即Maxwell-Wagner效应)，用界面极化率αi来衡量。所以总极化率α＝αe+αa+αd+αi。△由于外电场是交变场，极性

6、分子的极化情况与交变场的频率有关。偶极的松弛时间与微波频率范围下电场交变时间大致相同。如果电场的交变周期小于偶极的松弛时间，即交变场的频率比微波频率高（如红外和可见紫外频率），则极性分子的转向运动跟不上电场的变化，即极性分子来不及沿电场方向，不能产生偶极极化，只能产生原子极化和电子极化。也就是说原子极化和电子极化对微波介电加热贡献很小。在微波介电加热效应中，主要起作用的是偶极极化和界面极化。△描述材料介电性质的两个重要参数是介电常数和介电损耗。介电常数是用来描述分子被电场极化的能力，也可以认为是样品阻止微波能通过能

7、力的量度。介电损耗是电磁辐射转变为热量的效率的量度。介电损耗正切定义为介电常数和介电损耗的比值。它表示在给定频率和温度下，一种物质把电磁能转变成热能的能力。因此微波加热机制部分地取决于样品的介电耗散因子tanδ大小。当微波能进入样品时，样品的耗散因子决定了样品吸收能量的速率。可透射微波的材料(如玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等)或是非极性介质出于微波可完全透过，故材料不吸收微波能而发热很少或不发热，这是由于这些材料的分子较大，在交变微波场中不能旋转所致。金属材料可反射微波，其吸收的微波能为零。吸收微波能的物质，其耗散因子是

8、一个确定值。因为微波能通过样品时很快被样品吸收和耗散，样品的耗散因子越大，给定频率的微波能穿透越小。穿透深度定义为从样品表面到内部功率衰减到一半的截面的距离，这个参数在设计微波实验时是很重要的。超过此深度，透入的微波能量就很小，此时的加热主要靠热传导。△微波能在样品中损失的主要机理是离子传导和偶极子转动。由于传导是在所加电磁场中，被解离的离子的传导迁移。这种