第三章-水热法PPT课件
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水热法和溶剂热法
43
44
伴随反应物浓度增大到0.57m0FL时，从图2一25可见，样品HZ 中zno晶体旳结晶愈加完善，大小愈加均匀，zno旳(0001)晶面 愈加平整，几乎看不到附着旳片状颗粒，zno旳直径增大到2一 3µ m
当反应物旳浓度增大到0.77mol/L时，从图可见，样品H3中具有许多 长度为几百µ m旳杂乱旳长棒状
31
加入PAM旳量不同旳Pd/C核壳构造在200旳TEM图(a)0, (b)0.1, (c)0.3, (d)0.4g
32
加入PdCl2旳量不同旳Pd/C核壳构造在200旳TEM图 (a) 10*105, (b) 15*105mol
33
在不同旳反应时间下旳Pd/C核 壳构造在200旳TEM图 (a) 1, (b) 2,(c)3h
34
Thank you
不同填充度下晶体生长速率对数与反应温度倒数旳关系，填充度一 定时，反应温度越高，晶体生长速率越大，反应温度相同步填充度 越大，体系压力越高，晶体生长速率越大。
36
温度梯度与反应速率旳关系，在一定温度和填充度下，温差越大，反应速率越 37 大
填充度与反应速率旳关系，一定温度下，晶体生长速率与填充度成正比
水热生长体系中旳晶粒形成可分为三种类型：
“均匀溶液饱和析出”机 制 “溶解-结晶” 机制 “原位结晶”机 制
11
2.2.1 反应机理- “均匀溶液饱和析出”
水热反应温度和 体系压力旳升高
溶解度降低并 到达饱和
结晶
12
2.2.2 反应机理- “溶解-结晶” 前驱物微粒溶解 成核结晶
13
2.2.3 反应机理-“原位结晶’’”
27
产物Pd/C旳XRD图（左）和Raman光谱（右）
44
伴随反应物浓度增大到0.57m0FL时，从图2一25可见，样品HZ 中zno晶体旳结晶愈加完善，大小愈加均匀，zno旳(0001)晶面 愈加平整，几乎看不到附着旳片状颗粒，zno旳直径增大到2一 3µ m
当反应物旳浓度增大到0.77mol/L时，从图可见，样品H3中具有许多 长度为几百µ m旳杂乱旳长棒状
31
加入PAM旳量不同旳Pd/C核壳构造在200旳TEM图(a)0, (b)0.1, (c)0.3, (d)0.4g
32
加入PdCl2旳量不同旳Pd/C核壳构造在200旳TEM图 (a) 10*105, (b) 15*105mol
33
在不同旳反应时间下旳Pd/C核 壳构造在200旳TEM图 (a) 1, (b) 2,(c)3h
34
Thank you
不同填充度下晶体生长速率对数与反应温度倒数旳关系，填充度一 定时，反应温度越高，晶体生长速率越大，反应温度相同步填充度 越大，体系压力越高，晶体生长速率越大。
36
温度梯度与反应速率旳关系，在一定温度和填充度下，温差越大，反应速率越 37 大
填充度与反应速率旳关系，一定温度下，晶体生长速率与填充度成正比
水热生长体系中旳晶粒形成可分为三种类型：
“均匀溶液饱和析出”机 制 “溶解-结晶” 机制 “原位结晶”机 制
11
2.2.1 反应机理- “均匀溶液饱和析出”
水热反应温度和 体系压力旳升高
溶解度降低并 到达饱和
结晶
12
2.2.2 反应机理- “溶解-结晶” 前驱物微粒溶解 成核结晶
13
2.2.3 反应机理-“原位结晶’’”
27
产物Pd/C旳XRD图（左）和Raman光谱（右）
水热法与溶剂热法
26
Kang Wenjun等主要采用PdCl2、聚丙烯酰胺(PAM) 抗坏血酸和α-乳糖单水合物(α-LM)等合成Pd/C. 合成工艺：0.2gPAM溶解在35ml去离子水中，开始 搅拌，然后9mg PdCl2和0.5g α-LM分别加入到溶 液中。经过一段时间的搅拌后，把混合液转移到 50ml的聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，200 ℃ 下保温6h，反应釜冷却后，产物离心用去离子水和 无水乙醇洗涤数次，获得最终产物。
高压釜是进行高温高压水热与溶剂热合成的 基本设备；
高压容器一般用特种不锈钢制成 , 釜内衬有化学惰 性材料，如 Pt、Au等贵金属和聚四氟乙烯等耐酸碱 材料。
18
简易高压反应釜实物图
19
水热与溶剂热合成的一般工艺是：
20
水热与溶剂热合成的介质选择
（1）相似相容原理
（2）溶剂化能和Born方程式
水热法与溶剂热法
1
目
录
1. 2.
水热与溶剂热合成方法的发展 水热与溶剂热合成方法原理
3.
4.
水热与溶剂热合成工艺
水热与溶剂热合成方法应用实例
2
1.1水热合成方法的发展
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
溶解度降低并 达到饱和
结晶
12
2.2.2 反应机理- “溶解-结晶”
前驱物微粒溶解 成核结晶
13
2.2.3 反应机理-“原位结晶’’”
前驱物脱去 羟基或脱水
原子原位重排 结晶态
14
2.3水热与溶剂热合成方法的适用范围
水热法合成银纳米线PPT课件
图18可以观察到随着反应时间的延长 ，溴化 银的衍 射峰逐 渐减弱 ，银的 衍射峰 逐渐增 强。反 应持续24h后， 溴化银 衍射峰 消失； 说明反 应结束 ，溴化 银全部 被还原 为银。 因为(111)晶 面和(200)晶面 衍射峰 的比值 较大， 可以得 出该银 纳米线 具有较 大的长 径比。
第18页/共20页
第7页/共20页
从图9(a)-(d)中的SEM图片中可以看出 在140 ℃温度 下，随 着反应 时间的 增长， 产物由 尺寸不 均匀的 银纳米 棒和形 貌不规 则的银 纳米颗 粒的混 合物生 长为纯 度教好 、均匀 性好的 银纳米 线。从 图9(d) 中的TE M可以 观察到 银纳米 线的直 径为80nm，长 度分部 在40~10 0um
图9 140 ℃不同反应时间下所得产物的SEM 和TEM 照片 第8页/共20页
图10 140℃反应24h银纳米线的XRD 谱图
该XRD谱图与银的衍射峰完全一致， 表明制 备的银 纳米线 具有面 心立方 结构， 且结晶 度很高 。
第9页/共20页
图11 反应时间为24 h, 不同反应温度下所得产物的SEM 照片 从图中SEM图中可以看出反应温度较 低是无 法得到 银纳米 线，产 物为形 貌不规 则的纳 米颗粒 ，这是 因为反 应温度 较低， 体系活 性低， 开始生 成的纳 米颗粒 无法在 溶解组 装成纳 米线； 反应温 度过高 时所得 产物为 尺寸较 大的不 规则纳 米颗粒 ，因为 反应温 度高， 体系活 性大分 子运动 也比较 剧烈, 使得PVB 难以稳定吸附在晶体(100)晶面上。
1.功能性纳米粒子的制备与分析(一维结构纳米银的合成研究)
图2 纳米银合成的操作流程图
图1 高分子-多元醇合成法制备纳米银装置实验图 第1页/共20页
单晶材料的制备方法介绍
结晶性能） 填充度：80-85%；
❖ 水热法生长的水晶：（人工晶体所生长）
ZnO晶体的水热生长
❖ 氧化锌晶体是第三代半导体的核心基础材料之一，它既是一种宽 禁带半导体，也是一种具有优异光电性能的多功能晶体。
❖ 早在上世纪60年代，美国曾采用水热法生长出重达几克的氧化锌 晶体。我国上海硅酸盐研究所在1976年也曾用水热法生长出重60 克、C面上面积达6cm2的氧化锌晶体。但由于应用领域较窄，制 约了研究工作的开展。
❖ 直到1997年，日本和我国香港的科学家首次报道氧化锌薄膜室温 下的光致发光效应后，重新引起了人们对氧化锌晶体研发的重视。 特别是2004年，日本东北大学川崎教授率先研制成功基于ZnO同 质PN结的电致发光LED，ZnO单晶制备研究引起了世界各国研 究的热门课题。
❖ 目前日本已生长出直径达2英寸的大尺寸高质量的氧化锌体单晶。 我国还没有生长出大尺寸的ZnO单晶。
G = H -T S = H ( Te – T) / Te = H T/ Te= -(L/ Te)* T
结晶过程： H 0 ， G 0 T Te 过冷度 熔化潜热
T Te 是从熔体中生长晶体的必要条件
❖ 组分分凝
纯材料（纯元素或同成分熔化化合物），熔点和凝固点 是重合的，晶体和熔体具有相同的成分。
3.3.3 助熔剂法
❖ ——又称高温溶液法、熔盐法。
❖ ——在高温下从熔融盐熔剂中生长晶体的方法。
❖ 利用助熔剂法生长晶体的历史已近百年，现在用助熔剂生长 的晶体类型很多，从金属到硫族及卤族化合物，从半导体材 料、激光晶体、光学材料到磁性材料、声学晶体，也用于生 长宝石晶体。
❖ 基本原理： 将晶体原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中 形成饱和溶液，然后通过缓慢降温或在恒定温度下蒸发熔剂 等方法，使熔融液处于过饱和状态，从而使晶体自发结晶或 在籽晶上生长的方法。
❖ 水热法生长的水晶：（人工晶体所生长）
ZnO晶体的水热生长
❖ 氧化锌晶体是第三代半导体的核心基础材料之一，它既是一种宽 禁带半导体，也是一种具有优异光电性能的多功能晶体。
❖ 早在上世纪60年代，美国曾采用水热法生长出重达几克的氧化锌 晶体。我国上海硅酸盐研究所在1976年也曾用水热法生长出重60 克、C面上面积达6cm2的氧化锌晶体。但由于应用领域较窄，制 约了研究工作的开展。
❖ 直到1997年，日本和我国香港的科学家首次报道氧化锌薄膜室温 下的光致发光效应后，重新引起了人们对氧化锌晶体研发的重视。 特别是2004年，日本东北大学川崎教授率先研制成功基于ZnO同 质PN结的电致发光LED，ZnO单晶制备研究引起了世界各国研 究的热门课题。
❖ 目前日本已生长出直径达2英寸的大尺寸高质量的氧化锌体单晶。 我国还没有生长出大尺寸的ZnO单晶。
G = H -T S = H ( Te – T) / Te = H T/ Te= -(L/ Te)* T
结晶过程： H 0 ， G 0 T Te 过冷度 熔化潜热
T Te 是从熔体中生长晶体的必要条件
❖ 组分分凝
纯材料（纯元素或同成分熔化化合物），熔点和凝固点 是重合的，晶体和熔体具有相同的成分。
3.3.3 助熔剂法
❖ ——又称高温溶液法、熔盐法。
❖ ——在高温下从熔融盐熔剂中生长晶体的方法。
❖ 利用助熔剂法生长晶体的历史已近百年，现在用助熔剂生长 的晶体类型很多，从金属到硫族及卤族化合物，从半导体材 料、激光晶体、光学材料到磁性材料、声学晶体，也用于生 长宝石晶体。
❖ 基本原理： 将晶体原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中 形成饱和溶液，然后通过缓慢降温或在恒定温度下蒸发熔剂 等方法，使熔融液处于过饱和状态，从而使晶体自发结晶或 在籽晶上生长的方法。
高校无机化学(高教版)水热和溶剂热合成课件
• 由于水（溶剂）热法涉及的化合物在水中的溶解度都很小，因 而常常在体系中引入矿化剂（Mineralizer）。
• 矿化剂通常是一类在反应介质中的溶解度随温度的升高而持续 增大的化合物，如一些低熔点的盐、酸或碱。
• 加入矿化剂不仅可以提高溶质在水（溶剂）热溶液里的溶解度， 而且可改变其溶解度温度系数。
高温高压水的作用
• ①有时作为化学组分起化学反应； • ②反应和重排的促进剂； • ③起压力传递介质的作用； • ④起溶剂作用； • ⑤起低熔点物质的作用； • ⑥提高物质的溶解度； • ⑦有时与容器反应； • ⑧无毒。
二、各类化合物在介质中的溶 解度
• 其溶解度可用一定的温度、压力下化合物在溶液中平衡度来表 示。
第一节 引言
水热和溶剂热合成
第二节 基本理论 第三节 基本应用 第四节 技术手段
第一节 引言
• 1982年以来，每年召开一次国际水热反应研讨 会。——成为新的学科 • 水（溶剂）热合成化学与溶液化学不同，它是研 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。水热合成化学侧重于研究水 热合成条件下物质的反应性、合成规律以及合成 产物的结构与性质。
• 水热法是在特制的密闭反应容器（高压釜）采 用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热， 创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶 或不溶的物质溶解并且重结晶！ • 水热法可分为水热晶体生长、水热合成、水热 反应、水热处理、水热烧结等。 • 水热法又可分为“普通水热法”和“特殊水热 法”． • 所谓“特殊水热法”指在水热条件反应体系上 再添加其他作用力场，如直流电场、磁场（采 用非供电材料制作的高压釜）、微波场等。
• 矿化剂通常是一类在反应介质中的溶解度随温度的升高而持续 增大的化合物，如一些低熔点的盐、酸或碱。
• 加入矿化剂不仅可以提高溶质在水（溶剂）热溶液里的溶解度， 而且可改变其溶解度温度系数。
高温高压水的作用
• ①有时作为化学组分起化学反应； • ②反应和重排的促进剂； • ③起压力传递介质的作用； • ④起溶剂作用； • ⑤起低熔点物质的作用； • ⑥提高物质的溶解度； • ⑦有时与容器反应； • ⑧无毒。
二、各类化合物在介质中的溶 解度
• 其溶解度可用一定的温度、压力下化合物在溶液中平衡度来表 示。
第一节 引言
水热和溶剂热合成
第二节 基本理论 第三节 基本应用 第四节 技术手段
第一节 引言
• 1982年以来，每年召开一次国际水热反应研讨 会。——成为新的学科 • 水（溶剂）热合成化学与溶液化学不同，它是研 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。水热合成化学侧重于研究水 热合成条件下物质的反应性、合成规律以及合成 产物的结构与性质。
• 水热法是在特制的密闭反应容器（高压釜）采 用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热， 创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶 或不溶的物质溶解并且重结晶！ • 水热法可分为水热晶体生长、水热合成、水热 反应、水热处理、水热烧结等。 • 水热法又可分为“普通水热法”和“特殊水热 法”． • 所谓“特殊水热法”指在水热条件反应体系上 再添加其他作用力场，如直流电场、磁场（采 用非供电材料制作的高压釜）、微波场等。
水热与溶剂热合成法
强烈对流，在生长区(低温
区)形成过饱和溶液
成核
形核
9
5.2 纳米晶粒的形成过程 （p7） （1）生长基元与晶核的形成
满足线度和几何构型要求时，生成晶核 （2）生长基元在固-液生长界面上的吸附与运动
生长基元运动到固-液生长界面并被吸附， 在界面上迁移运动 （3）生长基元在界面上的结晶或脱附
10
5.3 水热反应的成核特征 1、成核速率随着过冷程度即亚稳性的增加而增加 2、存在一个诱导期，在此期间不能检测出成核 3、组成的微小变化可引起诱导期的显著变化 4、成核反应的发生与体系的早期状态有关
单晶培育: 从籽晶培养大单晶。
7
【例】水热法制备Ag纳米粒子
5ml 0.02M AgNO3 ag和5mL 0.02M NaCl ag，加入到30mL 蒸馏水中，搅拌生成AgCl胶体，然后将0.2mmol的葡萄糖 溶在上述胶体溶液中，移入内衬Teflon的50mL合成弹中， 在加热炉中180°C下保持一段时间，空气中冷却至室温， 蒸馏水和酒精冲洗银灰色沉淀，真空60 °C干燥2小时。
第三章 水热与溶剂热合成法
1
第一节 水热合成法合成原理
p19
一、水热合成的概念 (Hydrothermal Synthesis)
1.1 原理
在特制的密闭反应容器里，采用水溶液作为反应
介质，对反应容器加热，创造一个高温、高压的
反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并重结
晶。
2
1.2 水热合成的温度范围 常温~1100°C；压强范围: 1~500MPa
（1）低温水热合成：100°C以下； 沸石的合成
（2）中温水热合成：100—300°C； 经济有效的合成区域
（3）高温高压水热合成：300°C以上； 单晶生长、特种结构的化合物
水热法制备水滑石教学课件
Temperature/℃
Temperature/°C
本实验—探索内容
水热时间 填充量
4h、8h、10h、12h
50%、60%、70%、80%
水热温度
100℃、120℃、140℃
本实验—实验要求
• 成功制备水滑石； • 分析数据结果；
• 书写实验报告；
• 查阅内容（课后作业）：1）制备方法；2）红外 吸收光谱图；3）水热条件的影响。
文献查阅
• • • • • • 图书馆电子资源 Web of Science Elsevier 万方数据库 中国知网（CNKI） ……
本实验—每组制备（5组）
• 两个反应釜； • 不同反应温度（100℃、120℃）。
• 填充量60%；
• 共溶剂为乙醇。
• 称取0.03 mol Mg(NO3)2· 2O和0.01 mol 6H Al(NO3)3· 2O，溶于30 mL去离子水中得到镁 9H 盐和铝盐的混合溶液；另取0.08mol NaOH和 0.01 mol 无水Na2CO3，同样溶于30 mL去离子水 中得到碱液；（前期处理） • 将碱溶液和盐溶液迅速混合并搅拌5min→NaOH 调节pH≥12→转移至反应釜中→一定温度和一定 时间→抽滤、洗涤→干燥滤饼（70℃）→研磨、 过200目筛。（后期处理）
(8 4000 h) 3600 (4h)
10 20 30 40 50 60
(110)
(113)
3200
2800
2400
2000
1600 -1
1200
800
400
Wavenumbers/cm
70
实验结果及数据处理
100 95 90 85
(A)
水热法过程机理分析课件
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
水热溶剂热合成PPT课件
►制备一些重要的装饰材料
如彩色水晶
三、反应介质的性质
高温高压下水热反应具有三个特征
使重要离 子间的反 应加速
水的 性质 也将 变化
使水解反 应加剧
使其氧化还原电 势发生明显变化
蒸气压变高 离子积变高 密度变低 粘度变低 表面张力变低
一般地 化学反应
离子反应
自由基反应
电子理论表明，具有极性键的有机化合物，其反 应也常具有某种程度的离子性
组成的微小变化可引起诱导期显著变化 成核反应的发生与体系的早期状态有关
二、非自发成核体系晶化动力学
晶体从溶液中结晶生长需要克服一定的势垒
晶体生长具有如下一些特点
(1)在籽晶或稳定的核上的沉积速率随过饱和 或过冷度而增加，搅拌会加速沉积。不易形成 大的单晶，除非在非常小的过饱和或过冷条件 下进行；
(2)在同样条件下，晶体的各个面常常以不同 速率生长，高指数表面生长更快并倾向于消失。 晶体的习性依赖这种效应并为被优先吸附在确 定晶面上的杂质如染料所影响，从而减低了这 些面上的生长速率
形成无机晶体的步骤
在液相或液固界面上少量的反应试剂 产生微小的不稳定的核，更多的物质 自发地沉积在这些核上而生成微晶。
水热、溶剂热生长的不全是离子晶体
如BaSO4或AgCl等，通过部分共价键的三维 缩聚作用而形成，故而水热、溶剂热生成的 BaSO4或AgCl比从过饱和溶液中沉积出来更缓 慢。其晶化动力学受到许多因素影响。
经过滤、水洗、干燥
白色A型沸石原粉，晶粒尺寸1-2m
►水热晶化
Na2O Al2O3
SiO2 水
►水热、溶剂热实验中的关键因素是装满度
►装满度指反应混合物占密闭反应釜的体积 百分数
水热合成法
• 在衬底上形成稳定结晶相薄膜
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11
5.3 其他应用
煤的液体化、气体化：在水热条件下,煤可以液化、气体化，产生油性状,所以 如果煤在水热条件下处理实现工业化,煤的运输,煤的有效利用,因烧煤而造成的 环境污染,将会得到较大的改变。
制作硬化体：用水热合成法能制作各种各样无机化合物硬化体,应用于建筑材 料、耐火材料。
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无机 1
1
原理
2
分类
目录
3
过程
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5
具体应用
4
与核壳结构 的关系
2
沉淀法
制备微粉
水解法 喷雾法
要得到化合物微粉，加热处理必 不可少。 而高温易造成缺陷，不能保持组 分的均匀性。
氧化还原法
冻结干燥法
水热合成法 提纯与合成双重
作用！
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3
一、原理：水热合成是什么？
• 水热法制备纳米二氧化锡微粉：纳米SnO2具有很大的比表面积，是一种很好 的气皿和湿皿材料。水热法制备纳米氧化物微粉有很多优点，如产物直接为晶 体，无需经过焙烧净化过程，因而可以减少其它方法难以避免的颗粒团聚，同 时粒度比较均匀，形态比较规则。
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10
5.2 水热法制备BaTiO3薄膜
• 反应过程的驱动力是最后可溶的前驱体或中间产物与最终产物之间的溶解度差， 即反应向吉布斯焓减小的方向进行。
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4
二、水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型：
➢ “均匀溶液饱和析出”机制：由于水热反应温度和体系压力的升高，溶质在溶 液中溶解度降低并达到饱和，以某种化合物结晶态形式从溶液中析出。
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11
5.3 其他应用
煤的液体化、气体化：在水热条件下,煤可以液化、气体化，产生油性状,所以 如果煤在水热条件下处理实现工业化,煤的运输,煤的有效利用,因烧煤而造成的 环境污染,将会得到较大的改变。
制作硬化体：用水热合成法能制作各种各样无机化合物硬化体,应用于建筑材 料、耐火材料。
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无机 1
1
原理
2
分类
目录
3
过程
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5
具体应用
4
与核壳结构 的关系
2
沉淀法
制备微粉
水解法 喷雾法
要得到化合物微粉，加热处理必 不可少。 而高温易造成缺陷，不能保持组 分的均匀性。
氧化还原法
冻结干燥法
水热合成法 提纯与合成双重
作用！
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3
一、原理：水热合成是什么？
• 水热法制备纳米二氧化锡微粉：纳米SnO2具有很大的比表面积，是一种很好 的气皿和湿皿材料。水热法制备纳米氧化物微粉有很多优点，如产物直接为晶 体，无需经过焙烧净化过程，因而可以减少其它方法难以避免的颗粒团聚，同 时粒度比较均匀，形态比较规则。
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5.2 水热法制备BaTiO3薄膜
• 反应过程的驱动力是最后可溶的前驱体或中间产物与最终产物之间的溶解度差， 即反应向吉布斯焓减小的方向进行。
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4
二、水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型：
➢ “均匀溶液饱和析出”机制：由于水热反应温度和体系压力的升高，溶质在溶 液中溶解度降低并达到饱和，以某种化合物结晶态形式从溶液中析出。
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配位化学中的水热和溶剂热的课件。
(1)合成反应
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 NdP5O14
(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
(11)水解反应
例如
醇盐水解等
(12)水热热压反应
水热热压条件下，固化与 复合材料的生成反应
例如
放射性废料处理、特殊材料的固 化成型、特种复合材料的制备
硝化反应
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-l00 MPa) 条件下利用溶液中物质化学反应所进行的合成
能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生 成的物质在水热与溶剂热条件下晶化生成。
四
水热和溶剂热
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。
定义
溶剂热反应是水热反应的发展，它与水 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,一种或几种前驱体 溶解在非水溶剂中，在液相或超临界条 件下，反应物分散在溶液中并且变的比 较活泼，反应发生，产物缓慢生成。
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 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-。
(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
第三章 水热法生长宝石晶体与鉴别
第三章水热法生长宝石晶体与鉴别☐一、水热法生长宝石晶体概述☐二、影响宝石晶体生长的因素☐三、水热法生长水晶、红宝石、祖母绿、海蓝宝石晶体☐四、水热法生长宝石晶体的鉴别一、水热法生长宝石晶体概述☐1、定义水热法也称热液法，是在密封的高压容器内，从水溶液中生长出晶体的方法，在一定程度上再现了地下热液矿床矿物结晶的过程。
☐2、原理是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。
3、水热法宝石晶体生长的分类☐（1）等温法等温法主要利用物质的溶解度差异来生产晶体。
所用原料为亚稳定相物质，籽晶为稳定相物质。
高压釜内上、下无温差，是这一方法的特色。
此法的缺点是无法生长出晶形完整的大晶体。
（2）摆动法摆动法的装置由A、B两个圆筒组成，其中A筒放置培养液，B筒放置籽晶，两筒间保持一定的温度差。
定时地摆动A、B两个圆筒以加速它们之间的对流，利用两筒之间的温差在高压环境下生长出晶体，此法也曾用于水晶的生长。
（3）温差法温差法是在立式高压釜内生产晶体，高压釜内部的对流挡板将釜腔分成上、下两部分，籽晶挂在生长区的培育架上，晶体在籽晶上逐步生长；对流挡板的下部为培养料区(也称溶解区)，溶解区内放人适量的高纯度原料和矿化剂。
加热，使高压釜的上、下部分形成一定的温差。
4、水热法宝石晶体生长所需的设备☐水热法宝石晶体生长所需的基本设备有：高压釜、炉子、热电偶、温度控制器和温度记录器。
高压釜☐高压釜为可承高温高压的钢制釜体。
一般可承受1100oC的温度和109Pa的压力，具有可靠的密封系统和防爆装置。
由于内部要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，当温度和压力较高时，在高压釜内要装有耐腐蚀的贵金属内衬，如铂金或黄金内衬，以防与釜体材料发生反应。
也可利用在晶体生长过程中釜壁上自然形成的保护层来防止进一步的腐蚀和污染。
5、水热法生长宝石晶体的优缺点☐（1）优点a、能够生长存在相变(如a石英等)和在接近熔点时蒸汽压高的材料(如ZnO)或要分解的材料(如V02)。