水热与溶剂热合成的的原理、特点与应用PPT课件( 39页)

6.2 反应工艺控制
水热反应的影响因素
① 温度 ② 温度梯度 ③ 压力 ④ 填充度 ⑤ 水热处理时间
⑥ 固含量 ⑦ 溶液pH值 ⑧ 矿化剂的选择及浓度 ⑨ 分散剂的选择及浓度 ⑩ 加料方式
水热法中微晶生长速率与反应条件的关系： 温度：填充度一定时,反应温度越高,晶体生长速率越大; 压力：在相同的反应温度下, 体系压力越高,晶体生长速率越大; 生长区与溶解区之间的温度梯度ΔT：在一定的反应温度(指溶解区
水热法制备祖母绿 CrBe3Al2[Si6O18]
水热合成的机理： 粉体晶粒的形成
经历了“溶解-结 晶”2个阶段:首先营 养料在热介质里溶解, 以离子、分子团的形 式进入溶液,利用强烈 对流,将这些离子、分 子和离子团输送并放 在籽晶的生长区(低温 区)形成饱和溶液,进 而成核,形成晶粒,继 而结晶。
超临界条件：温度高于临界温度374℃，压力大于临界压力 22.1MPa的条件。有时温度高达1000℃，压力高达0.3GPa。
超临界水氧化与其实际应用
最具发展前景的利用：超临界水氧化破坏危险性有机物及环境 保护治理废弃物、污染物。
极强的氧 化能力
可以溶解 有机物
5、水热与溶剂热合成设备
高压容器是进行高温高压水热实验的基本设备。
温度)和填充度下,ΔT越大,反应速率越大; 填充度：在一定的反应温度下,晶体生长速率与填充度成正比。填
充度越大,体系压力越高,晶体生长速率越大。(50％~80％)
7. 水热反应或溶剂热反应的基本类型及应用
与高温高压水溶液或其它有机溶剂有关的反应称为水热反应 （Hydrothermal Reactions）或溶剂热反应( Solvothermal Reactions)。
④ 结晶好:水热与溶剂热的低温、等压、 溶液条件，有利于生长极少缺陷、取向好、 完美的晶体，且合成产物结晶度高以及易 于控制产物晶体的粒度。
制备单晶、 人工晶体
⑤ 可控性好:由于易于调节水热与溶剂 热条件下的环境气氛，因而有利于低价态、 中间价态与特殊价态化合物的生成，并能 均匀地进行掺杂。
特殊结构(沸石)、 特殊凝聚态的材料、 特殊价态化合物、 纳米材料、 均匀搀杂。
4、超临界合成反应及其应用
水热与溶剂热反应按反应温度的分类: 亚临界
反应温度在100～240℃之间，适于工业或实验室操作。 如多数沸石分子筛晶体的水热合成即为典型的亚临界合成反应。 超临界合成反应
利用作为反应介质的水在超临界状态下的性质和反应物质在高 温高压水热条件下的特殊性质进行合成反应。
第十章 水热与溶剂热合成
高压合成法的分类：
1）水热、溶剂热合成 液体作为传压介质，反应在液相或气相中进行。 压力：在MPa级别
2）超高压合成 液体（油压）、气体作为传压介质。 压力：可达几十个GPa a. 静高压合成 b. 动高压合成
水热与溶剂热合成是无机合成化学的一个重要分支。水热 合成研究最初从模拟地矿生成开始到沸石分子筛和其它晶体材 料的合成已经历了一百多年的历史。
6.1 水热法合成程序
选择反应物料； 确定合成物料的配方； 配料程序摸索，混料搅拌； 装釜，封釜； 确定反应温度、时间、状态（静止与动态晶化）； 取釜，冷却（空气冷、水冷）； 开釜取样； 过滤，干燥； 检测：光学显微镜观察晶貌与粒度分布；
粉末x射线衍射（XRD）物相分析。
10升卧式高压反应釜
立式高压反应釜
磁力密封高压釜 1）是磁力传动装置 应用于大型反应设 备的典型创新； 2）解决了以前填料 密封、机械密封无 法克服的轴封泄漏 问题，无任何泄漏 和污染， 3）进行易燃、易爆、 有毒介质的化学反 应，更加显示出它 的优越性。
6、水热与溶剂热合成的制备过程、工艺控制
无机晶体材料的溶剂热合成研究是近二十年发展起来的， 主要指在非水有机溶剂热条件下的合成，用于区别水热合成。
水热合成研究工作近百年经久不哀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氧 化过程。
目录：
1、水热与溶剂热合成的概念及原理 2、水热与溶剂热合成的的特点 3、水热与溶剂热合成的应用 4、超临界合成反应及其应用 5、水热与溶剂热合成的设备 6、水热与溶剂热合成的制备过程、工艺控制 7、水热反应或溶剂热反应的基本类型及应用 8、新型的水热合成技术
2、水热与溶剂热合成的特点
反应机理
固相反应
水热与 溶剂热反应
界面扩散
液相反应
溶液化学
高温、 高压溶液
物质结构
物质凝聚态
物质稳定性
结晶性好,纯净, 无需热处理
均匀性、扩散快速、 温和、可控性好
新物质、难制备物质、 高压相、特殊凝聚态、
介稳态、异价
3、水热与溶剂热合成的应用
① 高反应活性:由于反应物反应性能的改 变、活性的提高，水热与溶剂热合成法 有可能代替固相反应以及难于进行的合 成反应。
1、 水热与溶剂热合成的概念及原理
水热与溶剂热合成：在一定温度(100-1000℃)和压力(1-100MPa) （广义地） 条件下，利用溶液中物质化学反应所进行的合成。
水热合成：在水体系中进行。 溶剂热合成：在非水（主要是有机溶剂）体系中进行。
水热法：是指在特制的密闭反应器(高压釜)中百度文库采用水 溶液作为反应体系,通过对反应体系加热加压(或自生蒸 汽压),创造一个相对高温、高压的反应环境,使通常难 溶或不溶的物质溶解并且重结晶（或反应)而进行无机 合成与材料处理的一种有效方法。
② 特殊结构\物质价态:由于中间态、介稳 态以及特殊物相易于生成.因此能合成 特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产 物。
③ 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、高温分解相在水 热与溶剂热低温条件下晶化生成。
难合成物质、 降低合成温度
特种介稳结构、 特种凝聚态、 新合成产物。
低熔点化合物、 高温分解相、 高蒸气压物质
高压容器（高压斧、反应釜Autoclaves）
玻璃反应釜具有非常优良的 耐酸碱耐腐蚀性，化学稳定 性优良，缺点是热传导能力 差。
不锈钢反应釜具有优良的热 传导能力 缺点是对强酸强碱 的抵抗能力差。
但对于不锈钢反应釜来说， 有一种材质叫316L 很好地弥 补了不耐强酸强碱的缺点， 但是价格非常昂贵 。