水熱合成法

水熱合成法是指溫度為100～1000 ℃、壓力為1MPa～1GPa 條件下利用水溶液中物質化學反應所進行合成的方法。在亞臨界和超臨界水熱條件下，由於反應處於分子水平，反應活性提高，因而水熱反應可以替代某些高溫固相反應。又由於水熱反應的均相成核及非均相成核機理與固相反應的擴散機制不同，因而可以創造出其它方法無法製備的新化合物和新材料。

基本介紹

• 中文名：水熱合成法
• 溫度：100～1000 ℃
• 壓力：1MPa～1GPa 
• 利用：水溶液中物質化學反應

特點

水熱合成法優點是所得產物純度高，分散性好、粒度易控制。

水熱合成法的主要特點有：

1.在水溶液中離子混合均勻；

2.水隨溫度升高和自生壓力增大變成一種氣態礦化劑，具有非常大的解聚能力。水熱物系在有一定礦化劑存在下，化學反應速度快，能製備出多組份或單一組份的超微結品粉末；

3.離子能夠比較容易地按照化學計量反應，晶粒按其結晶習性生長，在結晶過程中，可把有害雜質自排到溶液當中，生成純度較高的結晶粉末。

分類

根據加熱溫度，水熱法可以被分為亞臨界水熱合成法和超臨界水熱合成法。通常在實驗室和工業套用中，水熱合成的溫度在100-240℃，水熱釜內壓力也控制在較低的範圍內，這是亞臨界水熱合成法。而為了製備某些特殊的晶體材料，如人造寶石、彩色石英等，水熱釜被加熱至1000℃，壓力可達0.3 GPa，這是超臨界水熱合成法。

發展

水熱法最初是由法國學者道布勒(Daubree)、謝納爾蒙等人開始進行研究工作的，主要目的是合成水熱成因礦物，探索它們在自然界的生成條件，為水熱合成工業用礦物和晶體奠定了基礎。

到二十世紀初，水熱法進入了合成工業用礦物和晶體階段，1904年，義大利斯匹捷（G.Spizia）最初製成了稍大品體匡，到1948年前後，美國地球物理研究所開始使用了新型的彈式高壓筒，於是在水熱合成實驗方面出現了一個新局面，當時，摩勒（More）等人所設計製造的水熱實驗用高壓高溫裝置，已達到了比較高的水平，使用壓力達1000~3000大氣壓，使用溫度達500~600℃。裝置的不斷改進，促進了水熱條件下合成礦物科學的發展。

二十世紀六十年代，水熱合成法被用來合成功能陶瓷材料用的各種結品粉末如BaTiO3，CaTiO3，SrTiO3等。八十年代日本在用水熱法合成PZT壓電體結品粉末方面取得成功。近幾年，用水熱法合成無機材料，製備各種超細結品粉末的研究與套用，在我國也引起了許多人的關注，中國科學院冶金研究所在水熱研究方面做了許多研究工作。吉林大學化學系從美國進口設備，建立了研究室，無機微孔品體材料的水熱合成已取得可喜進展。西北輕工業學院無機非金屬材料與工程系，自製水熱合成設備，建立了相應的研究機構,在PZT熱電體、壓電體結晶粉末和BaTiO3的結品粉末的合成方面取得了較大進展。這些均說明，水熱合成法已成為當今製造高性能高可靠性功能陶瓷材料的一種具有競爭性的方法。這種方法在水品製造、濕式冶金、環境保護、煤的液化等諸多領域也具有廣闊的前景。

套用

水熱法能使金屬合金在一定條件下轉變成超細微粉，也能使含有多種金屬離子的溶液，在高溫高壓下反應生成結晶粉末，在電子材料、磁性材料、光學材紅外線反射膜材料和感測器材料中得到廣泛套用。