水熱合成法特點介紹
水熱合成法優(yōu)點是所得產(chǎn)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(tài)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(xué)反應(yīng)速度快,能制備出多組份或單一組份的超微結(jié)品粉末;
3.離子能夠比較容易地按照化學(xué)計量反應(yīng),晶粒按其結(jié)晶習(xí)性生長,在結(jié)晶過程中,可把有害雜質(zhì)自排到溶液當(dāng)中,生成純度較高的結(jié)晶粉末。
水熱合成法分類
根據(jù)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(yè)應(yīng)用中,水熱合成的溫度在100-240℃,水熱釜內(nèi)壓力也控制在較低的范圍內(nèi),這是亞臨界水熱合成法。而為了制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(dá)0.3 GPa,這是超臨界水熱合成法。
水熱合成法發(fā)展
水熱法最初是由法國學(xué)者道布勒(Daubree)、謝納爾蒙等人開始進(jìn)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(yè)用礦物和晶體奠定了基礎(chǔ)。
到二十世紀(jì)初,水熱法進(jìn)入了合成工業(yè)用礦物和晶體階段,1904年,意大利斯匹捷(G.Spizia)最初制成了稍大品體匡,到1948年前后,美國地球物理研究所開始使用了新型的彈式高壓筒,于是在水熱合成實驗方面出現(xiàn)了一個新局面,當(dāng)時,摩勒(More)等人所設(shè)計制造的水熱實驗用高壓高溫裝置,已達(dá)到了比較高的水平,使用壓力達(dá)1000~3000大氣壓,使用溫度達(dá)500~600℃。裝置的不斷改進(jìn),促進(jìn)了水熱條件下合成礦物科學(xué)的發(fā)展。
二十世紀(jì)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(jié)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(jié)品粉末方面取得成功。近幾年,用水熱法合成無機材料,制備各種超細(xì)結(jié)品粉末的研究與應(yīng)用,在我國也引起了許多人的關(guān)注,冶金研究所在水熱研究方面做了許多研究工作。吉林大學(xué)化學(xué)系從美國進(jìn)口設(shè)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(jìn)展。西北輕工業(yè)學(xué)院無機非金屬材料與工程系,自制水熱合成設(shè)備,建立了相應(yīng)的研究機構(gòu),在PZT熱電體、壓電體結(jié)晶粉末和BaTiO3的結(jié)品粉末的合成方面取得了較大進(jìn)展。這些均說明,水熱合成法已成為當(dāng)今制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。這種方法在水品制造、濕式冶金、環(huán)境保護、煤的液化等諸多領(lǐng)域也具有廣闊的前景。
水熱合成法應(yīng)用
水熱法能使金屬合金在一定條件下轉(zhuǎn)變成超細(xì)微粉,也能使含有多種金屬離子的溶液,在高溫高壓下反應(yīng)生成結(jié)晶粉末,在電子材料、磁性材料、光學(xué)材紅外線反射膜材料和傳感器材料中得到廣泛應(yīng)用。