微波与等离子体合成ppt课件.ppt

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1、第八章微波与等离子体合成微波辐射法在无机合成中的应用；微波等离子体化学。1微波定义：通常是指波长为1m–0.1mm范围内的电磁波，相应频率范围是300MHz–3000GHz。雷达：1~25cm；通讯：其它波长；加热家用：2450MHz（12.2cm）工业：915MHz（32.8cm）2微波的基本性质：穿透、吸收和反射穿透：如玻璃、塑料和瓷器微波透入介质时，与介质发生一定的相互作用，使介质的分子发生数千万次的震动，介质的分子间互相产生摩擦，引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数

2、与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。吸收：如水和食物。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微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。反射；如金属3微波与材料的相互作用根据材料对微波的反射和吸收的情况不同可以

3、分为四种类型：良导体——金属物质，能反射微波，可用作微波屏蔽，也可用于传播微波能量（如黄铜或铝波导管）；绝缘体——玻璃，云母，部分陶瓷材料等，可以被微波穿透，几乎不吸收微波能量；微波介质——能够不同程度地吸收微波能而被加热，特别是含水物质吸能升温效果明显；磁性化合物——微波加热效果主要来自交变电磁场对材料的极化作用。交变电磁场使材料内部的偶极子反复调转，产生更强的振动和摩擦，使材料升温。41.微波辐射法在无机合成中的应用1986年，Gedye等人首次将微波技术应用于有机合成；1988年，Baghurst和Mingos等人首次用微波法进行无机化合物和超导陶瓷材料的合成，

4、以及之后进行的有机金属化合物、配合物、嵌入化合物的合成。51.1微波加热和加速反应机理微波加热原理：介质材料一般可分为极性材料和非极性材料。在微波电磁场作用下，极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向，产生类似摩擦热，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，使介质温度出现宏观上的升高，这就是微波加热，即微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。金属材料——电磁场不能透入内部而是被反射出来，所以金属材料不能吸收微波；水——吸收微波最好的介质，所以凡含水的物质必定吸收微波。6微波加热的特点微波加热常规加热加热速度使被加热物本身成为发热体，

5、称之为内部加热方式，不需要热传导的过程，内外同时加热，因此能在短时间内达到加热效果热量从被加热物外部传入内部，逐步使物体中心温度升高，加热速度慢。导热性较差的物体所需的时间更长均匀性物体各部位通常都能均匀渗透电磁波，产生热量，因此均匀性大大改善存在温度梯度能耗微波能只被被加热物体吸收而生热，加热室内的空气与相应的容器都不会发热，所以热效率极高，生产环境也明显改善能量损失很大操控性热惯性极小，配用微机控制特别适宜于加热过程的自动化控制热惯性大，操控精度差低温杀菌无污染微波能自身不会对食品污染，在保持食品营养成份的同时能在较低的温度下杀死细菌－选择性对不同性质的物料有不同

6、作用，非常适合于干燥（注意有些物质温度愈高吸收性愈好，造成恶性循环，出现局部温度急剧上升造成过干甚至炭化的情况）－安全性无废水、废气、废物产生，无辐射遗留物存在－71.2沸石分子筛的合成沸石分子筛：合成方法水热法——能耗多，反应条件苛刻，周期长，回收率低；微波辐射晶化法——反应条件温和，能耗低，反应速率快，粒径均一细小。8NaA沸石的合成A型沸石：吸附剂，用于脱水、脱氨等等，可用于制备无磷洗衣粉。微波辐射合成条件：2450MHz，65~325W，5~20min；合成产物相与原料配比密切相关；提高微波功率可以缩短辐射时间；原料化合物的搅拌和陈化对产物相有关键影响。9Na

7、X沸石的微波合成NaX沸石：低硅铝比八面体结构，一般在低温水热条件下合成，晶化时间为数小时至数十小时。微波辐射合成条件：2450MHz，65~195W，30min；优势：节省时间；降低能耗。10APO-5和APO-C的微波合成磷酸铝分子筛：合成方法：水热法；微波法在一定原料配比范围，可得到水热法不能得到的纯APO-5产物；降低模板剂量及微波功率，缩短微波辐射时间，可获得APO-C。111.3沸石分子筛的离子交换在微波作用下，水分子和稀土离子比使用一般加热方法时运动速率更快，动能更大，离子能够进入到较难交换的位置，离子交换更为充分；微波作用下，离子交换