水热法

水热法

水热法是19 世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的。1900 年后科学家们建立了水热合成理论,以后又开始转向功能材料的研究。目前用水热法已制备出百余种晶体。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。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。

水热法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。自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下，成矿热液中成矿物质从溶液中析出的过程。水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过程中晶体的生长。

水热法的特点

合成的晶体具有晶面，热应力较小，内部缺陷少。其包裹体与天然宝石的十分相近。

密闭的容器中进行，无法观察生长过程，不直观；3）设备要求高（耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬）、技术难度大（温压控制严格）、成本高；4）安全性能差；

其它

水热法生产的特点是粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制,生产成本低。用水热法制备的粉体一般无需烧结,这就可以避免在烧结过程中晶粒会长大而且杂质容易混入等缺点。影响水热合成的因素有:温度的高低、升温速度、搅拌速度以及反应时间等。

反应介质性质

高温加压下水热反应的特征

1）是重要的离子间的反应加速；2）水解反应加剧3）氧化还原电势明显变化

高温高压下水热体系水性质

蒸汽压变高、密度变低、表面张力变低、精度变低、离子积变高在高温高压水热条件下，常温下溶于水的物质的反应，也可诱发离子反应活促进反应，反应加剧原因是水的电离常数增加！

高温高压下水的作用

1）作为化学组分，促进化学反应；2）反应和重排的促进剂；3）起压传递介质的作用；4）起低熔点的作用；5）提高物质的溶解度；6）无毒；

溶剂热法

溶剂热法

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。在溶剂热反应中，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。该过程相对简单而且易于控制，并且在密闭体系中可以有效的防止有毒物质的挥发和制备对空气敏感的前驱体。另外，物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制，而且，产物的分散性较好。在溶剂热条件下，溶剂的性质（密度、粘度、分散作用)相互影响，变化很大，且其性质与通常条件下相差很大，相应的，反应物（通常是固体）的溶解、分散过及化学反应活性大大的提高或增强。这就使得反应能够在较低的温度下发生。

Preparation of surfactant (SUDEI)

The special surfactant which is like block copolymers (see the formula)—quaternary ammonium salt of 2-undecyl-1-dithioureido-ethyl-imidazoline (SUDEI) was synthesized by two steps. One is the synthesis of 2-undecyl-1-dithioureido-ethyl-imidazoline showed in Ref. [21] in details, and the other is the preparation of SUDEI carried out in our lab: 15 g 2-undecyl-1-dithioureido-ethyl-imidazoline was dissolved in 40 ml toluene and the mixture was heated to 80 °C. Then 7.6 g epichlorohydrin was dropwise slowly added to the system and the mixture was maintained at 80–85 °C for 3 h to give the needed surfactant—SUDEI after removing the solvent toluene by vacuum distillation.