合成法制备材料的现状与发展

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1、水热合成法制备材料的现状与发展材化080：孙斌指导老师：陈平（陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021）【摘要】：通过对水热合成法的定义，制备材料的方法，制得材料的种类以及制备制备材料的优缺点的研究。给出水热合成法制备材料现阶段概述。现阶段常用水热合成法制备纳米粉体，无机化合物，及晶须等。为了制备某些特殊的材料，必须创进行深刻的化学反应理论机制的研究和造超高温高压，这样就对水热合成的基础研究和反应仪器提出了更高的要求。【关键词】：水热合成法现状发展Materialspreparedbyhydrothermalsynthesisanddevelopmentofthestatusqu

2、o【Abstract】:Byhydrothermalsynthesismethoddefinition,methodofpreparationofmaterials,preparedmaterials,thetypeofpreparationofmaterialsandpreparationoftheadvantagesanddisadvantagesofthestudy.Givenmaterialpreparedbyhydrothermalsynthesisatthisstageanoverview.Commonatthisstagepreparedbyhydrothermalsynth

3、esisnana-powders,inorganiccompounds,andwhiskers,etc.Inordertopreparesomespecialmaterials,mustcreateadeepstudyofthemechanismofchemicalreactiontheoryandmakingultra-hightemperatureandpressure,soonthehydrothermalsynthesisofbasicresearchandahigherresponseequipmentrequirements【Keywords】:Hydrothermalsynt

4、hesisStatusquoDeveloping1引言1.1热法技术和反应原理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的过程。1.2水热法制备纳米粉体的原理水热生长体系中的晶粒形成可分为３种类型：一是“均匀溶液饱和析出”机制。当采用金属盐溶液为前驱物，随着水热反应温度和体系压力的增大。溶质（金属阳离子的水合物）通过水解和缩聚反应，生成相应的配位聚集体（可以是单聚体，也可以是多聚体），当其浓度达

5、到过饱和时就开始析出晶核，最终长大成晶粒。二是被广泛采用的“溶解－结晶”机制。当选用的前驱体在常温常压下不可溶的固体粉末、凝胶或沉淀时，在水热条件下，所谓“溶解”是指水热反应初期，前驱物微粒之间的团聚和联结遭到破坏，从而使微粒自身在水热介质中溶解，以离子或离子团的形式进入溶液，进而成核、结晶而形成晶粒；“结晶”是指当水热介质中溶质的浓度高于晶粒的成核所需要的过饱和度时，体系内发生晶粒的成核和生长。随着结晶过程的进行，介质中用于结晶的物料浓度又变得低于前驱物的溶解度，这使得前驱物的溶解继续进行。如此反复，只要反应时间足够长，前驱物将完全溶解，生成相应的晶粒。三是“原位结晶”机制。当选用常温常

6、压下不可溶的固体粉末，凝胶或沉淀为前驱物时，如果前驱物和晶相的溶解度相差不是很大，或者“溶解－结晶”的动力学速度过慢，则前驱物可以经过脱去羟基（或脱水）、原子原位重排而转变为结晶态。1.3水热合成法制备晶须的原理晶须是在人为控制条件下，以单晶形式生长出的一种短切纤维，它具有均匀的横截面，完整的外形及高度完善的内部结构。与玻璃纤维相比，晶须最明显的优点在于它具有极高的强度，细微的尺寸，更易与树脂、橡胶、塑料等有机高分子化合物结合，并且产品的外观质量优。晶须在不受外界干扰条件下，其生长符合一般晶体的生长规律，即每一种晶体均呈现其本身特定的特征形貌∽J．晶须形态主要受各晶面相对生长速率、表面能、

7、晶体内部构造和环境条件等因素的影响．在自由环境中，即使各晶面生长驱动力相同，但不同方向晶面的生长速率一般也不等．这就导致溶液中形成稳定晶核之后，晶核表面具有各向异性，使晶核生长呈现明显的择优取向，即具有高表面能的晶核表面吸附成核基元的几率大于低表面能的晶核表面．因此，高表面能晶核表面优先生长，最后形成的晶须外露表面符合布拉维原则，也即晶体的部分原子密排晶面外露于晶须表面，因此不同种类的晶须由于其各自的生长规律不同而形成不