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水热溶剂热合成学习材料-(13)-水热溶剂热合成基础

水热法和溶剂热法的区别

溶剂热法是在水热法的基础上发展起来的,指密闭体系如高压釜内,以有机物或非水溶媒为溶剂,在一定的温度和溶液的自生压力下,原始混合物进行反应的一种合成方法。它与水热反应的不同之处在于所使用的溶剂为有机物而不是水。水热法往往只适用于氧化物功能材料或少数一些对水不敏感的硫属化合物的制备与处理,涉及到一些对水敏感(与水反应、水解、分解或不稳定)的化合物如Ⅲ一V族半导体、碳化物、氟化物、新型磷(砷)酸盐分子筛三维骨架结构材料的制备与处理就不适用,这也就促进了溶剂热法的产生和发展。 为有机溶剂而不是水。在溶剂热反应中,通过把一种或几种前驱体溶 的比较活泼,反应发生,产物缓慢生成。该过程相对简单而且易于控

制,并且在密闭体系中可以有效的防止有毒物质的挥发和制备对空气敏感的前驱体。 另外,物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制,而且,产物的分散性较好。在溶剂热条件下,溶剂的性质(密度、粘度、分散作用)相互影响,变化很大,且其性质与通常条件下相差很大,相应的,反应物(通常是固体)的溶解、分散过及化学反应活性大大的提高或增强。这就使得反应能够在较低的温度下发生。 水热法(Hydrothermal)是19 世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的。1900 年后科学家们建立了水热合成理水热法论,以后又开始转向功能材料的研究。目前用水热法已制备出百余种晶体。水热法又称热液法,属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。在这里简单介绍一下它的原理: 水热结晶主要是溶解———再结晶机理。首先营养料在水热介质里溶解,以离子、分子团的形式进入溶液。利用强烈对流(釜内上下部分的温度差而在釜内溶液产生) 将这些离子、分子或离子团被输运到放有籽晶的生长区(即低温区) 形成过饱和溶液,继而结晶。溶剂热法(Solvothermal)是将反应物按一定比例加入溶剂,然后放到高压釜中以相对较低的温度反应。在这种方法中,溶剂处在高于其临界点的温度和压力下,可以溶解绝大多数物质,从而使常规条件下不能发生的反应可以进行,或加速进行。溶剂的作用还在于它可以在

水热与溶剂热合成研究

水热与溶剂热合成研究 主要内容 一、水热-溶剂热合成反应简介 二、水热-溶剂热合成反应的基本特点和类型 三、水热-溶剂热反应介质(经典的水热合成法和非水体系的溶剂热合成法) 四、水热-溶剂热合成反应釜及一般程序 五、水热-溶剂热合成在无机微孔晶体的合成中的应用 一、水热-溶剂热合成反应简介 水热与溶剂热化学是研究物质在高温和密闭高压溶液条件下的化学行为与规律的化学分支。水热与溶剂热合成是指在一定温度(100~1 000 ℃) 和压强(1~100 MPa) 条件下利用溶液中物质化学反应所进行的合成。 水热与溶剂热合成与固相合成研究的差别在于“反应性”不同。这种“反应性”不同主要反映在反应机理上,固相反应的机理主要以界面扩散为其特点,而水热与溶剂热反应主要以液相反应为其特点。显然,不同的反应机理首先可能导致不同结构的生成,在高温高压的水热条件下,物质在溶剂中的物理性质与化学反应性能均发生很大变化,因此通过水热与溶剂热反应可以制得固相反应无法制得的物相或物种。 水热与溶剂热反应按反应温度进行分类,则可分为亚临界与超临界合成反应。如多数沸石分子筛晶体的水热-溶剂热合成即为典型的亚临界合成反应。这类亚临界反应温度范围是在100~240 ℃之间,适于工业或实验室操作。高温高压水热-溶剂热合成实验温度已高达1 000 ℃,压强高达0. 3 GPa。它利用作为反应介质的水或溶剂在超临界状态下的性质和反应物质在高温高压水热或溶剂热条件下的特殊性质进行合成反应。 二、水热-溶剂热合成反应的基本特点和类型 在高温高压的水热条件下,物质在溶剂中的物理性质与化学反应性能均发生很大的变化。与其它合成方法相比,水热与溶剂热合成具有以下特点:①反应在密闭体系中进行,易于调节环境气氛,有利于特殊价态化合物和均匀掺杂化合物的合成;②在水热和溶剂热条件

水热与溶剂热合成技术研究进展综述

水热与溶剂热合成技术研究进展综述 摘要:水热与溶剂热合成是无机合成中的重要技术,在大多技术领域得到广泛的研究和应用,是近年来十分活跃的研究领域。本文概述了水热与溶剂热合成的基本特点和反应类型,综述近年来水热与溶剂热合成技术的应用以及研究进展。关键词:水热合成;溶剂热合成;无机合成技术;应用;研究进展;现状。 1 前言 水热和溶剂热合成研究工作经久不衰并逐步演化出新的研究课题如水热条件下的生命起源问题以及与环境友好的超临界水氧化过程。由于水热与溶剂热合成化学在材料领域的广泛应用,世界各国越来越重视这一领域的研究。 水热与溶剂热合成是指在一定温度(100~1000℃)和压强(1~100MPa)条件 下利用溶液中物质化学反应所进行的合成,是研究物质在高温和密闭高压溶液条件下的化学行为与规律的化学分支。水热法是模拟自然界中某些矿石的形成过程而发展起来的一种软化学合成法,已被广泛地应用于材料制备、化学反应和处理,不仅在实验室里得到了应用和持续的研究,而且实现了产业规模的人工水晶水热生长,成为十分活跃的研究领域。溶剂热反应是近年来材料领域的一大研究热点,它是水热反应的发展,与水热反应的不同之处在于所使用的溶剂为有机溶剂而不是水。与其它制备路线相比,溶剂热反应的显著特点在于反应条件非常温和,可以稳定亚稳物相、制备新物质、发展新的制备路线等。 2水热与溶剂热合成基础 2.1 水热与溶剂热合成的基本特点 水热法是指在密闭的不锈钢反应釜中,以水为溶剂,在一定温度下,在水自身产生的压强(即水的自生压强)下,反应混合物进行反应生成产物的合成方法。溶剂热反应是水热反应的发展,该法以非水溶剂代替水,不仅扩大了水热技术的应用范围,而且由于溶剂处在近临界的状态下,能够实现通常条件下无法实现的许多反应,合成通常条件下无法制得的物相或物种,并且能生成介稳态结构的材料,很大程度上扩展了纳米功能材料合成的领域[1]。 水热与溶剂热合成研究特点之一是,在高温高压条件下,水或其它溶剂处于临界或超临界状态,反应活性提高。物质在高温高压溶剂中的物理性能与化学反

水热法和溶剂热法的区别

-- 溶剂热法是在水热法的基础上发展起来的,指密闭体系如高压釜内,以有机物或非水溶媒为溶剂,在一定的温度和溶液的自生压力下,原始混合物进行反应的一种合成方法。它与水热反应的不同之处在于所使用的溶剂为有机物而不是水。水热法往往只适用于氧化物功能材料或少数一些对水不敏感的硫属化合物的制备与处理,涉及到一些对水敏感(与水反应、水解、分解或不稳定)的化合物如Ⅲ一V族半导体、碳化物、氟化物、新型磷(砷)酸盐分子筛三维骨架结构材料的制备与处理就不适用,这也就促进了溶剂热法的产生和发展。 另外,物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制,而且,产物的分散性较好。在溶剂热条件下,溶剂的性质(密度、粘度、分散作用)相互影响,变化很大,且其性质与通常条件下相差很大,相应的,反应物(通常是固体)的溶解、分散过及化学反应活性大大的提高或增强。这就使得反应能够在较低的温度下发生。 水热法(Hydrothermal)是19 世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的。1900 年后科学家们建立了水热合成理水热法论,以后又开始转向功能材料的研究。目前用水热法已制备出百余种晶体。水热法又称热液法,属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。在这里简单介绍一下它的原理: 水热结晶主要是溶解———再结晶机理。首先营养料在水热介质里溶解,以离子、分子团的形式进入溶液。利用强烈对流(釜内上下部分的温度差而在釜内溶液产生)将这些离子、分子或离子团被输运到放有籽晶的生长区(即低温区)形成过饱和溶液,继而结晶。?溶剂热法(Solvothermal)是将反应物按一定比例加入溶剂,然后放到高压釜中以相对较低的温度反应。在这种方法中,溶剂处在高于其临界点的温度和压力下,可以溶解绝大多数物质,从而使常规条件下不能发生的反应可以进行,或加速进行。溶剂的作用还在于它可以在反应过程中控制晶体的生长,实验证明使用不同的溶剂可以得到不同形貌的产品。另外此方法还具有能耗低、团聚少、颗粒形状可控等优点。该方法的不足之处是产率较低、产品的纯度不够,并且在产品尺寸和形貌的均一程度上不尽如人意。 水热一般对材料的性能不会造成负面的影响,但溶剂热由于溶剂的不同,对材料性能的影响一般来说比较大。不过溶剂热做出的材料得到更好的形貌的可能性要比水热大一些! 水热是的溶剂是水,而溶剂热的溶剂是甲醇,乙醇等非水类的 --

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