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纳米化学知识点引言纳米化学是研究纳米颗粒及其在化学反应、材料科学等领域中的应用的学科。
纳米颗粒具有特殊的物理和化学性质，使其在材料制备、催化、生物医学等领域展现出巨大的潜力。
本文将介绍纳米化学的一些基本概念和相关知识点。
纳米颗粒的定义纳米颗粒是指其至少在一个维度上的尺寸在1-100纳米范围内的颗粒。
由于其尺寸与大多数材料的物理和化学特性密切相关，纳米颗粒具有与宏观材料截然不同的性质。
纳米材料的制备方法制备纳米材料的方法多种多样，常见的包括溶剂热法、溶剂燃烧法、溶胶凝胶法等。
1.溶剂热法：通过在高温高压条件下在溶剂中合成纳米材料。
这种方法可以控制材料的尺寸、形状和结构，并且在制备过程中可以引入其他元素来改变材料的性质。
2.溶剂燃烧法：利用溶剂中的化学反应在高温下产生燃烧反应，制备纳米材料。
这种方法具有简单、快速、成本低廉的特点，适用于大规模生产。
3.溶胶凝胶法：通过将溶液中的单体或聚合物在固化过程中形成凝胶，制备纳米材料。
这种方法可以控制材料的孔隙结构和比表面积，适用于制备催化剂和吸附剂。
纳米材料的性质纳米材料由于其尺寸效应和表面效应，展现出许多与宏观材料不同的性质。
1.尺寸效应：当纳米材料的尺寸减小到纳米级别时，其电子、光学、磁学等性质会发生显著变化。
例如，纳米颗粒的荧光性能更强，磁性更强，导电性更好。
2.表面效应：纳米材料的比表面积相对较大，其表面活性增强。
这使得纳米材料在催化、吸附等领域表现出优越性能。
例如，纳米颗粒作为催化剂时，由于其表面原子数目增加，催化活性更高。
纳米材料的应用纳米材料的特殊性质使其在许多领域具有广泛的应用前景。
1.催化剂：纳米颗粒可以作为催化剂，提高化学反应的速率和选择性。
纳米催化剂在节能、环保、化学合成等方面具有重要应用。
2.生物医学：纳米材料在生物医学领域具有广泛应用，例如作为药物载体、生物传感器、肿瘤治疗等。
3.电子器件：纳米材料在电子器件中的应用也备受瞩目。
例如，纳米颗粒可以用于制备高性能的电池、显示器件等。
第三章纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法可以分为物理方法、化学方法和生物方法三类。
物理方法包括机械法、气相法和溶液法等；化学方法包括沉淀法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等；而生物方法主要是利用生物体或生物分子在生物环境下合成纳米材料。
机械法是指通过力的作用将宏观材料制备成纳米尺寸的材料，常见的方法有高能球磨法和挤压法。
高能球磨法是通过高能球磨机将粗颗粒材料和球磨介质一起置于球磨罐中进行强烈碰撞实现的。
挤压法则是将粗颗粒材料置于特定的装置中，通过外力作用使材料变形而制备纳米材料。
气相法是通过气相反应将气态物质制备成纳米材料，常见的方法有气相沉积法和气溶胶法两种。
气相沉积法是将气态前体输送到反应器中，在特定温度和压力条件下发生化学反应，生成纳米颗粒。
气溶胶法则是将气态前体生产成准稳态悬浮液，再经过控制条件使气溶胶中的颗粒在特定条件下成长。
溶液法是通过将溶液中溶解的化合物沉淀出来形成纳米颗粒的方法，常见的方法有沉淀法和溶胶-凝胶法。
沉淀法是将两种反应物溶解在溶液中，然后通过添加沉淀剂使沉淀物形成纳米颗粒。
溶胶-凝胶法则是将溶胶转变成凝胶，在适当条件下控制凝胶的形成和热处理过程，最终制备成纳米材料。
化学气相沉积法是通过在可控的气相条件下，将气态前体沉积在衬底上生成纳米颗粒的方法，主要应用于金属和半导体纳米材料的制备。
该方法需要控制反应气体的成分和温度，以及反应时间和衬底的性质。
生物方法是指利用生物体或生物分子在生物环境下合成纳米材料，包括微生物法和生物模板法两种。
微生物法是利用微生物在代谢过程中产生的酶或其他生物分子对金属离子进行还原或沉淀，形成金属纳米材料。
生物模板法则是利用生物体的分子结构作为模板，在其表面沉积纳米材料，通过控制反应条件可以得到不同形状和尺寸的纳米材料。
总结而言，纳米材料的制备方法多种多样，从物理方法到化学方法再到生物方法，每种方法都有其独特的优势和适用范围。
在制备纳米材料时，需要考虑材料性质、制备条件以及后续应用等因素，以选择最适合的制备方法。
一、选择题1．美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。
下列说法正确的是A．我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动B．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段C．“纳米车”是一种分子晶体D．C60熔点比金刚石熔点高答案：B解析：A．根据图象我们只能看到每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”，由于其质量和体积都很小，因此不可能直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动，A错误；B．“纳米车”的诞生，说明人类可以控制、操纵物质的分子，使操纵分子的技术进入一个新阶段，B正确；C．“纳米车”用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成，是微观离子，并非晶体，C 错误；D．C60是由分子构成的分子晶体，其分子之间以微弱的分子间作用力结合，故其熔点比金刚石熔点低，D错误；故合理选项是B。
2．下列说法一定正确的是A．分子晶体中都存在共价键B．当中心原子的配位数为6时,配合单元常呈八面体空间结构C．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高答案：B解析：A．单原子分子如氦气，不存在共价键，故A错误；B．当中心原子的配位数为6时，根据价层电子对互斥理论，形成的配合单元常呈八面体空间结构，这样的分布配位键间的作用力最小，物质最稳定，故B正确；C．在SiO2的晶体中Si、O以单键相结合，则每个硅原子与4个氧原子结合，故C错误；D．金属汞常温下为液态，其熔点比I2、蔗糖等的熔点都低，故D错误；故答案为B。
3．下列关于C 、Si 及其化合物结构与性质的论述错误的是A ．键能 C-C ＞Si-Si 、C-H ＞Si-H ，因此C 2H 6稳定性大于Si 2H 6B ．立方型SiC 是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度和熔点 C ．常温下C 、Si 的最高价氧化物晶体类型相同，性质相同。
（一）纳米材料的结构与形貌ZnO nanotube （一）纳米材料的结构与形貌1D ZnO nanostructures 热学性能电学性能磁学性能光学性能开热学性能开始烧结温度下降开始烧结温度下降TiO2微粒的烧结与尺寸关系纳米颗粒的晶化温度降低电阻特性介电特性压电效应电阻特性纳米金属与合金的电阻Gleiter等对纳米金属Cu，Pd，Fe块体的电阻与温度关系，电阻温度系数与颗粒尺寸的关系进行与常规材料相比，Pd纳米相固体z 随颗粒尺寸减小，电阻温度系Pd纳米固相的电阻温度系数与尺寸的关系例如，纳米银细粒径20nm18nm11nm纳米金属与合金的电阻电阻特性电阻特性介电特性是材料的基本物性•介电常数：•最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点常规材料的极化都与结构的有序相联系，而纳米材料在结构上与常规粗晶材料存在很大的差别．它的介电行为（介电常数、介电损耗）有自己的特点。
介电特性减小明显增大。
在低频范围内远高于体材料。
介电特性目前，对于不同粒径的纳米非晶氮化硅、纳米钛矿、金红石和纳米（个损耗峰．损耗峰的峰位随粒径增大移向高频。
7nm27nm 84nm 258nm介电特性压电效应压电效应纳米压电电子学(Nanopiezotronics)全新研究领域和学科,有机地把压电效应和半导体效应在纳米尺度结合起来高磁化率超顺磁性：当铁磁质的磁化达到饱和之后，如果将外磁场去掉，由于介质中的掺杂内应力阻碍磁畴恢复到原来的纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力右图为用惰性气体蒸发冷凝方法制备的Fe纳米微粒居里温度降低居里温度降低居里温度降低随粒径下降而减小，根据铁磁学，原子间距减小会随着粒径减小而对9nm Ni微粒：高磁化率巨磁电阻效应z 巨磁电阻效应巨磁电阻效应纳米材料磁学特性小结纳米材料光学特性宽频带强吸收粒子的反射率为1％，Au 纳米粒子的反射率小于10％。
纳米氮化硅对红外有一个宽频强吸收谱纳米氮化硅红外光谱Si3N4热压片的红外吸收谱Si-N 键伸缩震动宽频带强吸收吸收光谱的兰移现象吸收光谱的兰移现象激子吸收带吸收光谱的红移现象吸收光谱的红移现象：激子吸收带纳米颗粒发光现象上图曲线1和2分别为掺了粒径大于10 纳米和5纳米的CdSexS1-x的玻璃的光吸收谱，尺寸变小后出现明显的激子峰。
一、选择题1．(0分)[ID：139826]美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。
下列说法正确的是A．我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动B．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段C．“纳米车”是一种分子晶体D．C60熔点比金刚石熔点高2．(0分)[ID：139817]由一种阳离子与两种酸根离子组成的盐称为混盐。
向混盐CaOCl2中加入足量浓硫酸，可发生反应：CaOCl2 + H2SO4(浓)→CaSO4 + Cl2↑+ H2O。
下列说法错误的是(N A表示阿佛加德罗常数)A．浓硫酸体现氧化性与酸性B．1 mol混盐CaOCl2中含有3N A个离子C．混盐CaOCl2中既含离子键又含共价键D．每产生1mol氯气，转移电子数为N A3．(0分)[ID：139895]下列说法中正确的是A．Cl2、Br2、I2的沸点逐渐升高，是因为共价键键能越来越大B．N2、CCl4、P4三种分子中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构C．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键D．石英晶体和干冰晶体熔沸点不同，是因为所含化学键类型不同4．(0分)[ID：139893]X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，可“组合”成一种具有高效催化性能的超分子，其结构如图(注：实线代表共价键，其他Y原子之间的重复单元中的W、X未展开标注)，W、X、Z分别位于不同周期，Z是同周期中金属性最强的元素。
下列说法不正确的是A．Y位于第二周期第VIA 族B．XY2形成的晶体中一个微粒周围紧邻的微粒数为12个C．X单质存在能导电的混合型晶体D．Y与Z可组成阴阳离子数之比为1：1的离子晶体5．(0分)[ID ：139881]如图，60C 是由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。
第三章纳米微粒的基本特性一、纳米微粒的结构二、纳米微粒的基本特性热学、磁学、光学、动力学、表面活性、光催化性能一、纳米微粒的结构纳米态：物质的第?态！区别于固、液、气态，也区别于“等离子体态”（物质第四态）、地球内部的超高温、超高压态（物质第五态），与“超导态”、“超流态”也不同。
纳米态的物质一般是球形的。
物质在球形的时候，在等体积的条件下，它的界面最小、能量最低、自组织性最强、对称性也最高，有着很好的强关联性。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒（直径为2nm）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体、十面体、二十面体等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。
在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态。
尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。
纳米微粒一般为球形或类球形，可能还具有其他各种形状（与制备方法有关）。
纳米微粒的结构一般与大颗粒的相同，内部的原子排列比较整齐，但有时也会出现很大的差别：高表面能引起表层(甚至内部)晶格畸变。
二、纳米微粒的基本特性1. 纳米微粒的热学性质固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的；超细微化后发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。
➢大块Pb的熔点为600K，而20nm的的球形Pb微粒熔点降低288K。
➢ Ag的熔点：常规粗晶粒为960︒C；纳米Ag粉为100︒C ➢ Cu的熔点：粗晶粒为1053︒C；粒度40nm时为750︒C纳米微粒的熔点降低：由于颗粒小，纳米微粒的表面能高、比表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全、活性大，因此纳米粒子熔化时所需增加的内能比块体材料小得多，使纳米微粒的熔点急剧下降。
✍应用：降低烧结温度。
纳米微粒尺寸小，表面能高，压制成块材后的界面具有高能量，在烧结中高的界面能成为原子运动的驱动力，有利于界面中的孔洞收缩，空位团的湮没，因此，在较低的温度下烧结就能达到致密化的目的，即烧结温度降低。
纳米化学考试试题
**第一部分：选择题**
1. 下列哪个单位最适合用来描述纳米材料的尺寸大小？
A. 厘米
B. 毫米
C. 纳米
D. 厘米
2. 纳米颗粒与传统微米颗粒相比，其最主要的特点是：
A. 体积小
B. 形状规则
C. 分布均匀
D. 颜色深
3. 纳米化学主要研究的对象是：
A. 单质分子
B. 离子结构
C. 纳米颗粒
D. 高分子聚合物
4. 下列哪种技术不属于纳米化学中常用的表征手段？
A. 透射电子显微镜
B. 扫描电子显微镜
C. 原子力显微镜
D. 紫外-可见光谱
5. 以下哪种现象常见于纳米材料中？
A. 磁性
B. 导电性
C. 光学效应
D. 都是
6. 以下哪种方法不属于纳米材料的制备方法？
A. 溶剂热法
B. 沉淀法
C. 溅射法
D. 炼油法
7. 纳米化学在哪些领域具有广泛的应用前景？
A. 医学
B. 环境保护
C. 电子器件
D. 都是
**第二部分：简答题**
1. 简要描述纳米材料的尺寸范围及其特点。
2. 举例说明纳米材料在生物医学领域中的应用。
3. 请简述一种纳米材料的制备方法，并说明其原理。
4. 纳米颗粒的表征方法有哪些？请简要描述其中一种表征手段的原理和应用。
**第三部分：综合题**
请设计一个实验方案，制备具有特殊性能的纳米材料，并描述实验步骤及可能的结果。
第三章1.米子和玻色子区分这两类粒子的重要特征是自旋。
自旋是量子化的，这就是说，它只能取普朗克常数的整数倍（玻色子，如光子、介子等）或半整数倍（费米子，如电子、质子等）。
2.基本粒子中所有的物质粒子都是费米子，是构成物质的原材料(如轻子中的电子、组成质子和中子的夸克、中微子)3.玻色子（boson)，是指自旋为整数的粒子。
不遵守泡利不相容原理。
在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。
符合玻色－爱因斯坦统计。
传递作用力的粒子(光子、介子、胶子、W 和Z玻色子)都是玻色子。
4. 载流子：晶体中荷载电流（或传导电流）的粒子。
金属中为电子，半导体中有两种载流子即电子和空穴。
本征半导体：完全纯净的、且无晶格缺陷的半导体，称为本征半导体。
N型半导体：掺入五价元素掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。
P型半导体：掺入三价元素掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。
5.非简并半导体和简并半导体：掺杂半导体依掺入杂质的浓度高低可分为非简并和简并半导体（1）非简并半导体——掺入杂质浓度不高，可以认为杂质均匀分散于母体晶体中，杂质能级不互相干涉，从而不能形成杂质能带，而只是一个孤立的局域化的能级，在能带模型中位于禁带，以----表示。
此时，费米能级位于禁带中。
（2）简并半导体——掺杂或缺陷浓度十分高（1018-19/cm3），杂质能级发生相互作用，形成杂质能带，导致载流子浓度强烈增加，而半导体的性质发生了质的变化。
6.金属晶体中存在这种未满的能带是金属能导电的根本原因。
未满带中的电子在外界电场影响下，并不需要消耗多少能量即能跃入该未满带的空的分子轨道中去，使金属具有导电性。
7.费米能级EF 的物理含义及其在能带中的位置：费米能级在能带中的位置由载流子平衡浓度和电中性条件计算得出。
电中性条件：n0+ NA-= p0+ ND+※本征半导体——T = 0K时，导带和价带的中央※n型半导体——偏向于导带边的一侧。
※P型半导体——偏向价带边的一侧※金属和高度简并半导体——导带中，T=0K时电子占据的最高能量8.※Kubo（久保）理论Kubo理论是关于金属粒子电子性质的理论。
Kubo对小颗粒的大集合体的电子能态做了两点假设。
(1)简并费米液体假设(2)超微颗粒电中性假设9.※3.2 半导体纳米颗粒的能带性质与块体材料相比，半导体纳米团簇的带隙展宽，展宽量与颗粒的尺寸成反比。
在吸收光谱上表现为随尺寸减小吸收带边的兰移。
纳米材料的基本效应1．量子尺寸效应当粒子的尺寸下降到某个值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据分子轨道能级，能隙变宽现象。
量子尺寸效应主要影响：(1). 导体向绝缘体的转变(2). 吸收光谱的蓝移(3). 纳米材料的磁化率（磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关）(4). 纳米颗粒的发光现象2 量子限域效应在光致发光中，如果在能量为hυ的光子作用下价带的电子受到激发但尚不能进入导带成为自由电子，则形成相互束缚的受激电子——空穴对，它对外呈电中性。
这些彼此相束缚的受激电子和空穴组成的系统成为激子（Exciton)。
3. 库仑阻塞与量子隧道效应在电学里，导电是电子在导体内运动的表现，如果两个纳米颗粒不相连，那么电子从一个微粒运动到另一个微粒就会象穿越隧道一样，若电子的隧道穿越是一个一个发生的，则在电压电流关系图上表出台阶曲线，这就是量子隧道效应。
如果两个纳米微粒的尺寸小到一定程度，它们之间的电容也会小到一定程度，以至于电子不能集体传输，只能一个一个单电子传输，这种不能集体传输电子的行为称之为库仑堵塞。
4. 小尺寸效应当超细微粒的尺寸, 与光波的波长, 德布罗意波长等物理尺寸相当或更小时, 晶体物理周期性的边界条件被破坏，非晶态纳米颗粒的微粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热、力学等性质呈现新的小尺寸效应.5. 表面效应纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例．纳米微粒表面活性增加，成为活性极好的催化剂.6. 宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应．7. 介电限域效应介电限域是纳米微粒分散在异质介质中由于界面引起的体系介电增强的现象，第四章纳米材料的物理化学性能.纳米微粒的物理性能第一节热学性能1. 纳米颗粒的熔点下降由于颗粒小，纳米颗粒的表面能高、比表面原子多，这些表面原子近邻配位不全，活性大以及体积远小于大块材料的纳米粒子熔化时所需要增加的内能小得多，这就使纳米微粒熔点急剧下降。
2. 开始烧结温度下降所谓烧结温度是指把粉末先用高压压制成形，然后在低于熔点的温度下使这些粉末结合成块，密度接近常规材料的最低加热温度。
.3. NPs 晶化温度降低非晶纳米颗粒的晶化温度低于常规粉末，且纳米颗粒开始长大温度随粒径的减小而降低。
4.熔点降低、烧结温度降低、晶化温度降低等热学性质的显著变化来源于纳米材料的表（界）面效应。
第二节电学性能1.纳米材料的电阻来源可以分为两部分：颗粒组元（晶内）：当晶粒大于电子平均自由程时主要来自晶内散射界面组元（晶界）：晶粒尺寸与电子平均自由程相当时，主要来自界面电子散射金属纳米颗粒材料的电阻增大的现象主要归因于小尺寸效应。
磁学性能纳米微粒的主要磁特性可以归纳如下：(1) 超顺磁性：纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态。
(2) 矫顽力：纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力Hc(硬磁性)．(3)居里温度：居里温度Tc随纳米粒子或薄膜尺度的减小而下降。
(4) 磁化率：纳米磁性金属的χ值是常规金属的20倍。
2 吸收光谱的蓝移现象※吸收光谱蓝移的原因：（1）量子尺寸效应：即颗粒尺寸下降导致能隙变宽，从而导致光吸收带移向短波方向。
（2）另一种是表面效应。
由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小．对纳米氧化物和氮化物小粒子研究表明，第一近邻和第二近邻的距离变短．键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大，结果使红外光吸收带移向了高波数．3.激子吸收带——量子限域效应激子的分类：（1）弱束缚激子，亦称Wannier激子(瓦尼埃激子)。
此类激子的电子与空穴之间的束缚比较弱，表现为束缚能小，电子与空穴间的平均距离远大于原子间距。
大多数半导体材料中的激子属于弱束缚激子。
（2）紧束缚激子，亦称Frenkel激子(弗仑克尔激子)。
与弱束缚激子情况相反，其电子与空穴的束缚能较大。
离子晶体中的激子多属于紧束缚激子。
4.纳米颗粒发光现象（1）所谓光致发光是指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃回到低能级被空穴俘获而发射出光子的现象。
（2）电子跃迁可分为：非辐射跃迁和辐射跃迁。
通常当能级间距很小时，电子跃迁通过非辐射性机联过程发射声子，此时不发光。
而只有当能级间距较大时，才有可能实现辐射跃迁，发射光子。
5.纳米材料的化学性能1 纳米材料的光催化（1）光催化的基本原理是：当半导体氧化物(如TiO2)纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子—空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的OH-反应生成氧化性很高的OH自由基，活泼的OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和水等无机物。
（2）半导体的光催化活性主要取决于导带与价带的氧化-还原电位，价带的氧化—还原电位越正，导带的氧化—还原电位越负，则光生电子和空穴的氧化及还原能力就越强，从而使光催化降解有机物的效率大大提高．（3）影响光催化性能的两个关键因素是：从上述光催化机理来看，光催化作用的强弱取决于光生电子和空穴的浓度。
光催化的氧化还原能力主要取决于导带与价带的氧化还原电位，价带的氧化还原电位越正，导带的氧化还原电位越负，则光生电子和空穴的氧化及还原能力就越强。
6.纳米半导体材料的光催化特性减小半导体催化剂的颗粒尺寸，可以显著提高其光催化效率。
水热和溶剂热1历史和基本概念1.1 “水热”历史（1）水热研究最早是在地质学领域开展的。
在自然界中，一个典型的水热条件就是温度高于100℃和压力大于１个大气压的地热水环境，自然界中众多的矿物就是在这种环境中形成的。
（2）水热法是一种在密闭容器内完成的湿化学方法，与溶胶凝胶法、共沉淀法等其它湿化学方法的主要区别在于温度和压力。
其最大优点是一般不需高温烧结即可直接得到结晶粉末，从而省去了研磨及由此带来的杂质。
（3）最明显的缺点就是它不能应用于对水非常敏感的化合物参与的反应;其次，尽管使用各种各样的矿化剂来增加反应物在水热条件下的溶解度，仍然有些反应物无法溶解在水中，反应物的较低溶解度使得反应就很难发生。
2水热法与溶剂热法2.1 水热法（1）水热合成法是在特制的密闭反应容器里(高压釜) ，采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个相对高温（100～1000℃）、高压（1～100 MPa ）的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。
2.2 水热法的特点（1）相对于传统制备无机功能材料的方法，如固相反应法，水热法采用低中温液相控制，能耗较低且适用性广，可以制备纳米粉体、无机功能薄膜、单晶等各种形态的材料。
（2）原料相对价廉易得，反应在液相快速对流中进行，产率高物相均匀、纯度高。
（3）工艺较为简单，不需要高温灼烧处理，可直接得到结晶完好、粒度分布窄的粉体。
且产物分散性良好，无须研磨，避免了由研磨而造成的结构缺陷和引入的杂质。
（4）水热过程中的反应温度、压力、处理时间以及溶剂的成分、pH值、所用前驱物的种类及浓度等对反应速率、生成物的晶型、颗粒尺寸和形貌等有很大影响，可以通过控制上述实验参数达到对产物性能的剪裁。
（5）合成反应始终在密闭的反应釜中进行，可控制气氛而形成合适的氧化还原反应条件，实现其它手段难以获取的某些物相（特别是亚稳相和高温不稳定的相）的生成和晶化。
尤其有利于那些伴随有对人体健康有害的有毒物体系，尽可能地减少环境污染。
2.3 水热法的局限性最明显的一个缺陷就是：该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物的制备与处理，而对其它一些对水敏感（与水反应、水解、分解或不稳定）的化合物如Ⅲ－Ｖ族半导体、碳化物、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太适用。
2.4 溶剂热法溶剂热法，是在水热法的基础上发展起来的一种新的材料制各方法，将水热法中的水换成有机溶剂(例如:有机胺、醇、四氯化碳或苯等)，采用类似于水热法的原理，制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料，如Ⅲ-Ⅴ族化合物、碳(硅)化物、硼化物、氟化物等。
