二、水热与溶剂热
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19
离子积增高如何影响水热溶剂热的反应？
水是离子反应的主要介质，高温高压水热条件下，水的电离 常数随反应温度、压力的上升而增加，以水为介质的反应的速 率自然会增大，其活性的增强，会促进水热反应的进行。
即使是在常温常压下不溶于水的矿物或有机物的反应，在 水热条件下也能诱发离子反应或促进水解反应。 导致水热反应加剧的主要原因，是在水热条件下水的电 离常数随温度的提升而大幅度增加。
9
10
水热法：
最早采用水热法制备材料：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
年已制备出约80种矿物，其中经鉴定确定有石英，长石，
硅灰石等 ；
1900年以后，G.W. Morey和他的同事在华盛顿地球物理
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：
在界面上吸附的生长基元，经过一定距离的运动，可能在界面
某一适当位置结晶并长入晶相，使得晶相不断向环境相推移，
或者脱附而重新回到环境相中。
3.晶体生长的特点-非自发成核晶化动力学
（1）在籽晶或稳定的核上的沉积速率随着过饱和或过冷的程 度的增加，搅拌常会加速沉积。 （2）在同样条件下，晶体的各个面常常以不同速率生长，高 指数晶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，从而降低这 些面上的生长速率。 （3）由于晶化反应速率整体上是增加的，在各面上的不同增 长速率倾向于消失。 （4）缺陷表面的生长比无缺陷的光滑平面快。 （5）在特定表面上无缺陷生长的最大速率随着表面积的增加 而降低，此种性质对在适当时间内无缺陷单晶的生长大小提 出来限制。
均一体系，溶质过饱和，析出晶核然后长大。
29
“溶解-结晶”机制
所谓“溶解”是指水热反应初期，前驱物微粒之间的团聚和
联接遭到破坏，从而使微粒自身在水热介质中溶解，以离子
或离子团的形式进入溶液，进而成核、结晶而形成晶粒； “结晶”是指当水热介质中溶质的浓度高于晶粒的成核所需 要的过饱和度时，体系内发生晶粒的成核和生长，随着结晶
中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机
胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水
热法的原理，以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 半 导 体 化 合 物 、 氮 化 物 、 硫 族 化 合 物、新型磷（砷）酸盐分子筛三维骨架结构等。
8
溶剂热法优点
在有机溶剂中进行的反应能够有效地抑制产物的氧化过程
5.蒸汽压
不同填充度下水 的压强-温度图
无论哪种填充度，温度升高，水热溶剂热体系内的压力都会增加。
24
压力增大是如何影响反应速率的？ 压力的作用在于通过增加分子间碰撞的机会而加快反应， 高压对原子外层电子具有解离作用，促进氧化反应。 正如气-固相高压反应一样，高压在热力学状态关系中可以 起到改变反应平衡方向的作用。 在水热反应中，压力在晶相转变过程中起重要作用,例如， 在ABO3（BaTiO3）立方相与四方相转变中，我们可以看到水 热条件下高温低压和高压低温有利于四方相的生成。
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。
(9)氧化反应
金属和高温高压的纯水、水溶液、有机wenku.baidu.com剂得到新氧化物、
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）
体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的
薄膜的技术。 物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等 离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。
目
2.1
2.1
录
水热与溶剂热的基本概念
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
2.2
2.3 2.4
水热与溶剂热合成工艺
水热与溶剂热合成方法应用实例
晶态。
31
2. 晶粒形成的三个阶段 （1）生长基元与晶核的形成：
体系中由于物质的相互作用，动态地形成不同结构形式的生 长基元，它们不停的运动，相互转化，随时产生或消灭。当
满足线度和几何构型要求时，晶核即生成。
（2）生长基元在固-液生长界面上的吸附与运动：
由于对流、热力学无规则运动或者原子吸引力，生长基元运
“均匀溶液饱和析出”机制 “溶解-结晶”机制 “原位结晶”机制
28
“均匀溶液饱和析出”机制 如采用金属盐溶液为前驱物，随着水热反应 温度和体系压力的增大，溶质（金属阳离子的水 合物）通过水解和缩聚反应，生成相应的配位聚 集体（可以是单聚体，也可以是多聚体）当其浓 度达到过饱和时就开始析出晶核，最终长大成晶 粒。
(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，
350～370 oC Mg (OH ) 2 SiO2 温石棉 8 ~ 23MPa
(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 ZrSiO4+NaOH→ZrO2+NaSiO3
(8)提取反应
(5)单晶培育
高温高压水热与溶剂热条件，籽晶培养大单晶。 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。
（3）热扩散系数变高
（4）蒸气压变高
（1）离子积 水的电离：
C(H+)·C(OH-)=K(W), 其中K(W)称作水的离子积常数。 温度/度 25 100 1000 压力 0.1MPa 0.1MPa 1GPa Kw
10-14 10-12 10-7.85 完全解离
1000
15-20GPa
水的离子积随P和T的增加迅速增大，当压力1000℃， 15-20GPa条件下，此时水完全解离成H3O+和OH-，几 乎类同于熔融盐。
过程的进行，介质中用于结晶的物料浓度又变得低于前驱物
的溶解度，这使得前驱物的溶解继续进行。如此反复，只要 反应时间足够长，前驱物将完全溶解，生成相应的晶粒。
30
“原位结晶”机制
当选用常温常压下不可溶的固体粉末，凝胶或沉淀
为前驱物时，如果前驱物和晶相的溶解度相差不是很大
时，或者“溶解-结晶”的动力学速度过慢，则前驱物可 以经过脱去羟基（或脱水），原子原位重排而转变为结
或水中氧的污染；
非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩大； 由于有机溶剂的低沸点，在同样的条件下，它们可以达到
比水热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶；
由于较低的反应温度，反应物中结构单元可以保留到产物
中不受破坏，同时，有机溶剂官能团和反应物或产物作用， 生成某些新型在催化和储能方面有潜在应用的材料；
水热法(Hydrothermal Synthesis)，是指在特制的
密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应
体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气
压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使
得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进
行无机合成与材料处理的一种有效方法。
7
溶剂热法（Solvothermal Synthesis），将水热法
硫键和氢键，时间久了肽键也会断裂，经过高温后肉变得 易消化和吸收。
15
16
（一）水热与溶剂热反应介质的性质
1、水或有机溶剂的作用 （1）作为化学组分起化学反应； （2）溶剂为反应提供场所，起压力传递介质的作用； （3）使反应物溶解，生成溶剂合物；
（4） 促进反应和重排；
（5）影响化学反应速率。
2、高温高压下水热反应具有三个特征： （1）使重要离子间的反应加速； （2）使水解反应加速； （3）使其氧化还原电势发生明显变化。 3、高温高压水热体系中，水的性质将产生哪些变化？ 是如何影响反应进行的？ （1）离子积变高 （2）粘度、密度、表面张力变低
2.粘度和表面张力 水的粘度和表面张力随温度升高而下降。 例如在300-500℃时，水热溶液的粘度约为9-14×10-5Pa.s,较常 温常压下水溶液的粘度低约两个数量级。 水热体系中水的粘度下降使溶液中的分子和离子的活动性大 为增加，在水热溶液中存在着十分有效地扩散，从而使得水热 晶体生长较其他水溶液晶体生长具有更快的生长速率。
水热与溶剂热合成
回顾上节课的内容
• 化学气相沉积: 利用气体或蒸气等气态物质在气
相或气固界面上经化学反应生成固态沉积物的技 术。（Chemical Vapor Deposition）
与物理气相沉积的区别？哪些属于物理气相沉积？
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD) 在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表 面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气
4
基本概念
5
什么叫水热与溶剂热合成？
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 无机合成与材料制备的一种有效方法。
水热与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。 由于合成反应在高温高压条件下进行，所以水热与溶 剂热合成化学反应体系具有特殊的技术要求，合成反应一 般在特定类型的密闭容器或高压釜中进行。
实验室开始进行相平衡研究，建立了水热合成理论，并 研究了众多矿物系统。
11
溶剂热：
1985年，Bindy首次在“Nature”杂志上发表文章报道了高
压釜中利用非水溶剂合成沸石的方法，拉开了溶剂热合成
的序幕。
到目前为止，溶剂热合成法已得到很快的发展，并在纳米
材料制备中具有越来越重要的作用。
12
3.热扩散系数 热扩散系数：反映温度不均匀的物体中温度均匀化速度 的物理量。 水热条件下水的热扩散系数比其在常温常压下有较大的 增加，这使得水热溶液比常温常压下的水溶液具有更大的 对流驱动力。
4.密度
水的温度/ 密度图
随温度的增加，密度逐渐降低。粘度、介电常数与各种材料 的溶解度等性质都随密度的增加而增加，而扩散系数则随密 度的增加而减小。
生活中的水热或溶剂热？ 举例？
13
为什么高压锅煮饭、炖肉时间短、效率高？
14
煮饭主要发生的变化？
(C6H10O5)n+nH2O
淀粉加热水解
nC6H12O6
(C6H10O5)x
中间产物：糊精 煮饭就是淀粉水解形成短链糊精和葡萄糖等的一 个反应过程。 炖肉发生的变化？
以蛋白质为例，高温下首先破坏蛋白质的二级结构，如二
25
（二）水热与溶剂热合成化学的特点
①水热与溶剂热条件下反应物反应性能改变、活性提高，有 可能代替固相反应及难于进行的合成反应，产生一系列新 的合成方法。 ②水热与溶剂热条件下中间态、介稳态以及特殊物相易于生 成，能合成与开发一系列特种介稳结构、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。
④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。 ⑤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。 ⑥不易团聚，分散性好。
（三）成核与晶体生长
1. 晶粒形成的三种机制：
（四）反应的基本类型
（1）合成反应 通过数种组分在水热条 件下直接化合或经中间 态发生化合反应。 例如：
Nd2O3+H3PO4→NdP5O14 CaO· 2O3+H3PO4→Ca5(PO4)3OH+AlPO4 nAl
La2O3+Fe2O3+SrCl2→(La, Sr)FeO3
FeTiO3+KOH→K2O· nTiO2 （n=4，6）
(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。
(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；石 棉的OH-交换为F-。
离子积增高如何影响水热溶剂热的反应？
水是离子反应的主要介质，高温高压水热条件下，水的电离 常数随反应温度、压力的上升而增加，以水为介质的反应的速 率自然会增大，其活性的增强，会促进水热反应的进行。
即使是在常温常压下不溶于水的矿物或有机物的反应，在 水热条件下也能诱发离子反应或促进水解反应。 导致水热反应加剧的主要原因，是在水热条件下水的电 离常数随温度的提升而大幅度增加。
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10
水热法：
最早采用水热法制备材料：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
年已制备出约80种矿物，其中经鉴定确定有石英，长石，
硅灰石等 ；
1900年以后，G.W. Morey和他的同事在华盛顿地球物理
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：
在界面上吸附的生长基元，经过一定距离的运动，可能在界面
某一适当位置结晶并长入晶相，使得晶相不断向环境相推移，
或者脱附而重新回到环境相中。
3.晶体生长的特点-非自发成核晶化动力学
（1）在籽晶或稳定的核上的沉积速率随着过饱和或过冷的程 度的增加，搅拌常会加速沉积。 （2）在同样条件下，晶体的各个面常常以不同速率生长，高 指数晶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，从而降低这 些面上的生长速率。 （3）由于晶化反应速率整体上是增加的，在各面上的不同增 长速率倾向于消失。 （4）缺陷表面的生长比无缺陷的光滑平面快。 （5）在特定表面上无缺陷生长的最大速率随着表面积的增加 而降低，此种性质对在适当时间内无缺陷单晶的生长大小提 出来限制。
均一体系，溶质过饱和，析出晶核然后长大。
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“溶解-结晶”机制
所谓“溶解”是指水热反应初期，前驱物微粒之间的团聚和
联接遭到破坏，从而使微粒自身在水热介质中溶解，以离子
或离子团的形式进入溶液，进而成核、结晶而形成晶粒； “结晶”是指当水热介质中溶质的浓度高于晶粒的成核所需 要的过饱和度时，体系内发生晶粒的成核和生长，随着结晶
中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机
胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水
热法的原理，以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 半 导 体 化 合 物 、 氮 化 物 、 硫 族 化 合 物、新型磷（砷）酸盐分子筛三维骨架结构等。
8
溶剂热法优点
在有机溶剂中进行的反应能够有效地抑制产物的氧化过程
5.蒸汽压
不同填充度下水 的压强-温度图
无论哪种填充度，温度升高，水热溶剂热体系内的压力都会增加。
24
压力增大是如何影响反应速率的？ 压力的作用在于通过增加分子间碰撞的机会而加快反应， 高压对原子外层电子具有解离作用，促进氧化反应。 正如气-固相高压反应一样，高压在热力学状态关系中可以 起到改变反应平衡方向的作用。 在水热反应中，压力在晶相转变过程中起重要作用,例如， 在ABO3（BaTiO3）立方相与四方相转变中，我们可以看到水 热条件下高温低压和高压低温有利于四方相的生成。
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。
(9)氧化反应
金属和高温高压的纯水、水溶液、有机wenku.baidu.com剂得到新氧化物、
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）
体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的
薄膜的技术。 物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等 离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。
目
2.1
2.1
录
水热与溶剂热的基本概念
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
2.2
2.3 2.4
水热与溶剂热合成工艺
水热与溶剂热合成方法应用实例
晶态。
31
2. 晶粒形成的三个阶段 （1）生长基元与晶核的形成：
体系中由于物质的相互作用，动态地形成不同结构形式的生 长基元，它们不停的运动，相互转化，随时产生或消灭。当
满足线度和几何构型要求时，晶核即生成。
（2）生长基元在固-液生长界面上的吸附与运动：
由于对流、热力学无规则运动或者原子吸引力，生长基元运
“均匀溶液饱和析出”机制 “溶解-结晶”机制 “原位结晶”机制
28
“均匀溶液饱和析出”机制 如采用金属盐溶液为前驱物，随着水热反应 温度和体系压力的增大，溶质（金属阳离子的水 合物）通过水解和缩聚反应，生成相应的配位聚 集体（可以是单聚体，也可以是多聚体）当其浓 度达到过饱和时就开始析出晶核，最终长大成晶 粒。
(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，
350～370 oC Mg (OH ) 2 SiO2 温石棉 8 ~ 23MPa
(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 ZrSiO4+NaOH→ZrO2+NaSiO3
(8)提取反应
(5)单晶培育
高温高压水热与溶剂热条件，籽晶培养大单晶。 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。
（3）热扩散系数变高
（4）蒸气压变高
（1）离子积 水的电离：
C(H+)·C(OH-)=K(W), 其中K(W)称作水的离子积常数。 温度/度 25 100 1000 压力 0.1MPa 0.1MPa 1GPa Kw
10-14 10-12 10-7.85 完全解离
1000
15-20GPa
水的离子积随P和T的增加迅速增大，当压力1000℃， 15-20GPa条件下，此时水完全解离成H3O+和OH-，几 乎类同于熔融盐。
过程的进行，介质中用于结晶的物料浓度又变得低于前驱物
的溶解度，这使得前驱物的溶解继续进行。如此反复，只要 反应时间足够长，前驱物将完全溶解，生成相应的晶粒。
30
“原位结晶”机制
当选用常温常压下不可溶的固体粉末，凝胶或沉淀
为前驱物时，如果前驱物和晶相的溶解度相差不是很大
时，或者“溶解-结晶”的动力学速度过慢，则前驱物可 以经过脱去羟基（或脱水），原子原位重排而转变为结
或水中氧的污染；
非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩大； 由于有机溶剂的低沸点，在同样的条件下，它们可以达到
比水热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶；
由于较低的反应温度，反应物中结构单元可以保留到产物
中不受破坏，同时，有机溶剂官能团和反应物或产物作用， 生成某些新型在催化和储能方面有潜在应用的材料；
水热法(Hydrothermal Synthesis)，是指在特制的
密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应
体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气
压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使
得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进
行无机合成与材料处理的一种有效方法。
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溶剂热法（Solvothermal Synthesis），将水热法
硫键和氢键，时间久了肽键也会断裂，经过高温后肉变得 易消化和吸收。
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16
（一）水热与溶剂热反应介质的性质
1、水或有机溶剂的作用 （1）作为化学组分起化学反应； （2）溶剂为反应提供场所，起压力传递介质的作用； （3）使反应物溶解，生成溶剂合物；
（4） 促进反应和重排；
（5）影响化学反应速率。
2、高温高压下水热反应具有三个特征： （1）使重要离子间的反应加速； （2）使水解反应加速； （3）使其氧化还原电势发生明显变化。 3、高温高压水热体系中，水的性质将产生哪些变化？ 是如何影响反应进行的？ （1）离子积变高 （2）粘度、密度、表面张力变低
2.粘度和表面张力 水的粘度和表面张力随温度升高而下降。 例如在300-500℃时，水热溶液的粘度约为9-14×10-5Pa.s,较常 温常压下水溶液的粘度低约两个数量级。 水热体系中水的粘度下降使溶液中的分子和离子的活动性大 为增加，在水热溶液中存在着十分有效地扩散，从而使得水热 晶体生长较其他水溶液晶体生长具有更快的生长速率。
水热与溶剂热合成
回顾上节课的内容
• 化学气相沉积: 利用气体或蒸气等气态物质在气
相或气固界面上经化学反应生成固态沉积物的技 术。（Chemical Vapor Deposition）
与物理气相沉积的区别？哪些属于物理气相沉积？
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD) 在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表 面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气
4
基本概念
5
什么叫水热与溶剂热合成？
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 无机合成与材料制备的一种有效方法。
水热与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。 由于合成反应在高温高压条件下进行，所以水热与溶 剂热合成化学反应体系具有特殊的技术要求，合成反应一 般在特定类型的密闭容器或高压釜中进行。
实验室开始进行相平衡研究，建立了水热合成理论，并 研究了众多矿物系统。
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溶剂热：
1985年，Bindy首次在“Nature”杂志上发表文章报道了高
压釜中利用非水溶剂合成沸石的方法，拉开了溶剂热合成
的序幕。
到目前为止，溶剂热合成法已得到很快的发展，并在纳米
材料制备中具有越来越重要的作用。
12
3.热扩散系数 热扩散系数：反映温度不均匀的物体中温度均匀化速度 的物理量。 水热条件下水的热扩散系数比其在常温常压下有较大的 增加，这使得水热溶液比常温常压下的水溶液具有更大的 对流驱动力。
4.密度
水的温度/ 密度图
随温度的增加，密度逐渐降低。粘度、介电常数与各种材料 的溶解度等性质都随密度的增加而增加，而扩散系数则随密 度的增加而减小。
生活中的水热或溶剂热？ 举例？
13
为什么高压锅煮饭、炖肉时间短、效率高？
14
煮饭主要发生的变化？
(C6H10O5)n+nH2O
淀粉加热水解
nC6H12O6
(C6H10O5)x
中间产物：糊精 煮饭就是淀粉水解形成短链糊精和葡萄糖等的一 个反应过程。 炖肉发生的变化？
以蛋白质为例，高温下首先破坏蛋白质的二级结构，如二
25
（二）水热与溶剂热合成化学的特点
①水热与溶剂热条件下反应物反应性能改变、活性提高，有 可能代替固相反应及难于进行的合成反应，产生一系列新 的合成方法。 ②水热与溶剂热条件下中间态、介稳态以及特殊物相易于生 成，能合成与开发一系列特种介稳结构、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。
④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。 ⑤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。 ⑥不易团聚，分散性好。
（三）成核与晶体生长
1. 晶粒形成的三种机制：
（四）反应的基本类型
（1）合成反应 通过数种组分在水热条 件下直接化合或经中间 态发生化合反应。 例如：
Nd2O3+H3PO4→NdP5O14 CaO· 2O3+H3PO4→Ca5(PO4)3OH+AlPO4 nAl
La2O3+Fe2O3+SrCl2→(La, Sr)FeO3
FeTiO3+KOH→K2O· nTiO2 （n=4，6）
(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。
(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；石 棉的OH-交换为F-。