水热与溶剂热

水热法和溶剂热法
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1.1 水热法
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1.2 水热法的分类
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1.3 水热法的特点
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1.4 水热法的局限性
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1.5 溶剂热法
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1.6 溶剂热法的特点
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(2)热处理反应 利用水热与溶剂热条件处理一般 晶体而得到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 学和动力学稳定性差异进行的反应.例如:长石 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, 长石的离子交换;高岭石,白云母,温石棉的氢 氧根离子交换为氟离子.
化合物在水热溶液中的溶解度
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3.1 矿化剂
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第四节 水热合成中材料的形成机理
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4.1 水热条件下晶体生长步骤
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2.1.3 介电常数变低
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2.1.4 热扩散系数变高
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2.1.5 密度变低
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2.1.6 蒸汽压变高
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2.2 水的作用
归纳起来,水热条件下水的主要作用有: (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
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2.3 水热反应具有的三个特征
1. 使得重要离子间的反应加速. 2. 使得水解反应加剧. 3. 使得氧化还原电势发生明显变化.
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2.4 溶剂热反应中溶剂的作用
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2.5 选择溶剂的原则
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第三节
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6.4 合成与现场表征技术
传统的水热或溶剂热反应的表征方法 是在快速中止反应后,应用光学和X射线等 物理手段测试体系或产物的变化和结构. 如在超临界体系中用高压液相色谱法, 气相色谱法或气相色谱法-质谱法分析产物. 虽然该法非常普遍,但它有一个不容忽视 的缺点,即反应的中间过程只能推测不能 观察.
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(9)氧化反应 金属和高温高压的纯水,水溶液, 有机溶剂得到新的氧化物,配合物,金属有机化 合物的反应,超临界有机物种的全氧化反应.例 如: Cr+H2O → Cr2O3+H2 Zr+H2O → ZrO2+H2 Me+nL → MeLn(Me=金属离子,L=有机配体) (10)沉淀反应 水热与溶剂热条件下生成沉淀得 到新化合物的反应.例如: KF+MnCl2 → KMnF3 KF+CoCl2 → KCoF3
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4.2 水热条件合成纳米晶
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第五节
水热与溶剂热基本反应类型
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5.1 反应的基本类型
水热与溶剂热反应的基本类型总结如下: (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.例如: Nd2O3+H3PO4 NdP5O14 CaO.nAl2O3+H3PO4 Ca5(PO4)3OH+AlPO4
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6.2 反应釜的分类
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6.3 水热与溶剂热合成程序
(1)选择反应物料; (2)确定合成物料的配方; (3)配料序摸索,混料搅拌; (4)装釜,封釜; (5)确定反应温度,时间,状态(静止或动态晶化) (6)取釜,冷却(空气冷,水冷); (7)开釜取样; (8)过滤,干燥; (9)光学显微观察晶貌与粒度分布; (10)粉末X射线衍射(XRD)物相分析.
水热与溶剂热合成
主讲人:谭毅
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水热与溶剂热合成
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 水热法和溶剂热法 水热与溶剂热条件下介质的性质 化合物在水热溶液中的溶解度 水热合成中材料的形成机理 水热与溶剂热的基本反应类型 水热与溶剂热合成技术
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第一节
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第六节 水热与溶剂热合成技术
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6.1 反应釜
反应釜是进行水热方应的基本仪器设备. 研究的内容和水平在很大程度上都取决于 反应釜的性能和效果. 在高压容器的材料选择上,要求机械强 度大,耐高温,耐腐蚀和易加工. 在高压容器的设计上,要求结构简单, 便于开装和清洗,密封严密,安全可靠.
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12百度文库
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第二节
水热与溶剂热条件下介质的性质
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2.1 水的性质
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2.1.1 离子积变高
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2.1.2 粘度和表面张力降低
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更直接的方法是使用光谱.由于要进行实时 在线观测,视窗材料必须耐腐蚀,能透过入射光. 单晶蓝宝石视窗于中红外;Ⅱ型金刚石则用于拉 曼与红外区域.由于腐蚀与临界点附近密度波动 大的影响,产生的临界乳白色光会削弱散射光测 量的灵敏度.为解决此问题,于是使用傅立叶变 换-拉曼光谱. 目前,已经应用激光光谱观察亚纳秒范围内 超临界水反应,也有应用组合技术开发新的合成 与现场表征联合技术.
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(11)晶化反应 在水热与溶剂热条件下,使溶胶, 凝胶(sol,gel)等非晶态物质晶化的反应.例 如: CeO2xH2O → CeO2 ZrO2+H2O → M-ZO2+T-ZO2 硅铝酸盐凝胶 → 沸石 (12)水解反应 在水热与溶剂热条件下,进行加 水分解的反应.例如:醇盐水解等. (13)烧结反应 在水热与溶剂热条件下,实现烧 结的反应.例如:制备含有OH-,F-,S2-等挥发性 物质的陶瓷材料.
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参考书目
《水热结晶学》施尔畏,陈之战等主编 《无机合成与制备》徐如人,庞文琴主 编 《无机合成化学》徐如人主编 《无机合成化学》张可立,孙聚堂等主 编 《晶体生长》电子书,张可从等主编
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(5)单晶培育 在高温高压水热和溶剂热条件下, 从籽晶培养大晶体.例如SiO2单晶的生长,反应条 件为0.5mol/L-NaOH,温度梯度410-300℃,压力 120MPa,生长速率1-2mm/d;若在反应介质 0.25mol/L-Na2CO3中,则温度梯度为400-370℃, 装满度为70%,生长速率1-2.5mm/d. (6)脱水反应 在一定温度一定压力下物质脱水结 晶的反应.例如: Mg(OH)2+SiO2 温石棉
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(14)反应烧结 在水热与溶剂热条件下同时进行 化学反应和烧结反应.例如:氧化铬,单斜氧化 锆,氧化铝-氧化锆复合体的制备. (15)水热热压反应 在水热热压条件下,材料固 化与复合材料的生成反应.例如:反射性废料处 理,特殊材料的固化成型,特种复合材料的制备.
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(7)分解反应 在水热与溶剂热条件下分解化合物 得到结晶的反应.例如: FeTiO3 → FeO+TiO2 ZrSO4+NaOH → ZrO2+NaSiO3 FeTiO3+K2O → K2OnTiO2(n=4,6)+FeO (8)提取反应 在水热与溶剂热条件下从化合物 (或矿物)中提取金属的反应.例如:钾矿石中钾 的水热提取,重灰石中钨的水热提取.