水热与溶剂热法.ppt

第四章水热与溶剂热§4.1水热与溶剂热合成基础与固相合成的区别——反应性
固相反应的机理——界面扩散
水热与溶剂热——液相反应水热与溶剂热合成研究的特点
应用非平衡热力学研究合成化学问题
水热与溶剂热化学的可操作性和可调变性，使之成为合成化学与合成材料的的物理性质之间的桥梁。水热与溶剂热合成的特点
由于在水热与溶剂热条件下反应物反应性能的改变、活性的提高，水热与溶剂热合成方法有可能代替固相反应以及难于进行的合成反应，并产生一系列新的合成方法。
水热和溶剂热条件下中间态、介稳态以及特殊物相易于生成，合成和开发一系列特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物。
水热与溶剂热合成的特点
能够使低熔点化合物、高蒸汽压且不能在熔体中生成的物质、高温分解相在水热和溶剂热低温条件下晶化生成。
液相利于生长缺陷少、取向好、完美的晶体，产物结晶度高，易于控制产物晶体的粒度。
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。

反应的基本类型
（1）合成反应
Nd2O3＋H3PO4→NdP5O14
CaO·nAl2O3+H3PO4→Ca5(PO4)3OH+AlPO4反应的基本类型
(2)热处理反应
人工氟石棉→人工氟云母反应的基本类型
(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。
长石→高岭石
橄榄石→蛇纹石
NaA沸石→NaS沸石长石是钾、钠、钙、钡等碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，晶体结构属架状结构。其主要成份为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO等。制造钾肥，制造陶瓷及搪瓷，玻璃原料，磨粒磨具等。
高岭石化学组成为Al4(Si4O10)(OH)8的层状结构的硅酸盐矿物。晶体属1∶1型单元层的二八面体型结构。三斜晶系，结晶度良好的高岭石成有序结构，一般呈假六方片状晶体；结晶度差的多呈椭圆形或不规则状，通常呈致密或疏松块状集合体产出。底面解理完全,解理面显珍珠光泽，块状的光泽暗淡。高岭土多呈白色，细粒具分散性、可塑性、高粘结力和高耐火度，是陶瓷和电瓷工业中的重要原材料；还可在造纸、橡胶、油漆等工业中做填充料等。蛇纹石的化学组成是Mg6[Si4O10](OH)2，是一族层状结构的硅酸盐矿物的总称。单体少见，多呈致密块状、层状或纤维状集合体。具有各种色调的绿色、浅黄色，常呈似蛇皮的绿黑相间的花纹，故称蛇纹石。条痕白色，块状蛇纹石呈油脂光泽或蜡状光泽，纤维状石膏具丝绢光泽。摩氏硬度2.5-3.5，比重2.5-2.65。
蛇纹石主要是超基性岩或镁质碳酸岩中的富镁的矿物经热液交代变质而成。蛇纹石可作为耐火材料和生产钙镁磷肥的原料。绿色不透明者称岫玉，因辽宁岫岩县出产而得名，是著名的玉石。§4.1水热与溶剂热合成基础反应的基本类型
(5)单晶培养——SiO2
0.5mol/L-NaOH,0.25/L-NaCO3
温度梯度410～300℃，温度梯度400～370℃
压力120MPa，装满度为70％
生长速率1～2mm/day生长速率2.5mm/day反应的基本类型
(6)脱水反应
400～370℃
Mg(OH)2+SiO2温石棉反应的基本类型
(7)分解反应
FeTiO3FeO＋TiO2
ZrSiO4＋NaOHZrO2＋Na2SiO3
FeTiO3＋K2OK2O·nTiO2(n=4,6)+FeO反应的基本类型
(8)提取反应
从化合物或矿物中提取金属
钾矿石中钾的水热提取
重灰石中钨的水热提取反应的基本类型
(9)氧化反应
金属和高温高压的纯水、水溶液、有机溶剂得到的新氧化物、配合物、金属有机化合物的反应。
Cr＋H2OCr2O3+H2
Me＋nLMeLn
(Me=金属离子，L有机配体）反应的基本类型
(10)沉淀反应
KF＋MnCl2KMnF3
KF+CoCl2KCoF3反应的基本类型
(11)晶化反应
CeO2·xH2OCeO2
ZrO2·xH2OM-ZrO2+T–ZrO2反应的基本类型
(12)水解反应
醇盐水解
反应的基本类型
(13)烧结反应
在水热和溶剂热条件下，实现烧结的反应。制备含有OH-、F-、S2-等挥发性物质的陶瓷材料。反应的基本类型
(14)反应烧结
在水热和溶剂热条件下同时进行化学反应和烧结反应。氧化铬、单斜氧化锆、氧化铝－氧化锆复合体的制备。反应的基本类型
(15)水热热压反应
材料固化与复合材料的生成反应
放射性废料处理、特殊材料的固化成型、特种复合材料制备。反应介质的性质
高温下水的性质变化：
蒸汽压变高
密度变低
表面张力变低
粘度变低
离子积变高反应介质的性质
高温高压下水的作用：
作为化学组分参与化学反应
反应和重排的促进剂
压力传递介质
溶剂
低熔点物质
提高物质的溶解度
有时与容器反应
无毒第2节水热与溶剂热体系的成核与晶体生长

在水热与溶剂热条件下形成无机晶体