水热合成法制备功能材料.ppt

水热合成法制备功能材料
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水热合成法的发展
. 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，. Morey和他的同事在华盛顿地球物理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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水热法制备出的粉体
简单的氧化物： ZrO2、Al2O3、SiO2、CrO2、Fe2O3、MnO2、MoO3、TiO2、HfO2、UO2、Nb2O5、CeO2等；
混合氧化物：ZrO2-SiO2、ZrO2-HfO2、UO2-ThO2 等；
复合氧化物：BaFe12O19、BaZrO3、CaSiO3、PbTiO3、LaFeO3、LaCrO3、NaZrP3O12等；
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羟基化合物、羟基金属粉：Ca10(PO4)6(OH)2、羟基铁、羟基镍；
复合材料粉体：ZrO2-C、ZrO2-CaSiO3、TiO2-C、TiO2-Al2O3等。
某些种类的粉体的水热法制备已实现工业化生产 ：日本 Showa Denko 生产的Al2O3粉，Chichibu Cement Co. Ltd生产的 ZrO2粉体和Sakai Chemical ，美国Cabot Corp生产的介电陶瓷粉体，日本Sakai 。
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水热合成法的概念
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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在水热条件下，水既作为溶剂又作为矿化剂，在液态或气态还是传递压力的媒介，同时由于在高压下绝大多数反应物均能部分溶解于水，从而促使反应在液相或气相中进行。水热法近年来已广泛应用于纳米材料的合成，与其它粉体制备方法相比，水热合成纳米材料的纯度高、晶粒发育好，避免了因高温煅烧或者球磨等后处理引起的杂质和结构缺陷。
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水的温度—密度图
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高温高压下水热反应的三个特征： 1：使重要例子间的反应加速 2：使水解反应加剧 3：使其氧化还原电势发生明显变化
水的性质改变：
蒸汽压变高
离子积变高
密度变低
粘度变低
表面张力变低
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高温高压水的作用
①有时作为化学组分起化学
反应；
②促进反应和重排；
③传递压力的介质；
④溶剂；
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。
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水热法的原理
水热法常用氧化物或者氢氧化物或凝胶体作为前驱物，以一定的填充比进入高压釜，它们在加热过程中溶解度随温度升高而增大，最终导致溶液过饱和，并逐步形成更稳定的新相。
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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