材料合成与制备水热合成优秀PPT.ppt

1 1你现在浏览的是第一页，共63页水热与溶剂热合成方法的发展水热与溶剂热合成方法的发展水热与溶剂热合成方法原理水热与溶剂热合成方法原理水热与溶剂热合成工艺水热与溶剂热合成工艺水热与溶剂热合成方法应用实例水热与溶剂热合成方法应用实例目目 录录2你现在浏览的是第二页，共63页3你现在浏览的是第三页，共63页水热水热合成方法的发展合成方法的发展u 最最早早采采用用水水热热法法制制备备材材料料的的是是1845年年K.F.Eschafhautl以以硅硅酸酸为原料在水热条件下制备石英晶体为原料在水热条件下制备石英晶体；u 一一些些地地质质学学家家采采用用水水热热法法制制备备得得到到了了许许多多矿矿物物，到到1900年年已已制制备备出出约约80种种矿矿物物，其其中中经经鉴鉴定定确确定定有有石石英英，长长石石，硅硅灰灰石石等等；u 1900年年以以后后，G.W.Morey和和他他的的同同事事在在华华盛盛顿顿地地球球物物理理实实验验室室开开始始进进行行相相平平衡衡研研究究，建建立立了了水水热热合合成成理理论论，并并研研究究了众多矿物系统。了众多矿物系统。4你现在浏览的是第四页，共63页(2)水热合成方法的发展水热合成方法的发展 最早采用水热法制备材料的是1845 年以硅酸为原料在水热条件下制备石英晶体；通过水热法得到的石英单晶通过水热法得到的石英单晶 5你现在浏览的是第五页，共63页 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；长石长石硅灰石硅灰石6你现在浏览的是第六页，共63页1900年以后，G.W.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。用这种方法可以合成水晶、刚玉(红宝石、蓝宝石)、绿柱石(祖母绿、海蓝宝石)、及其它多种硅酸盐和钨酸盐等上百种晶体。石榴子石石榴子石(A3B2SiO43绿柱石绿柱石(铍铝硅酸盐矿物铍铝硅酸盐矿物)7你现在浏览的是第七页，共63页水热法（hydrothermal）（高压溶液法）8你现在浏览的是第八页，共63页溶剂热溶剂热合成方法的发展合成方法的发展u1985年，年，Bindy首次在首次在“Nature”杂志上发表文章报道了高压杂志上发表文章报道了高压釜中利用非水溶剂合成沸石的方法，拉开了溶剂热合成的序釜中利用非水溶剂合成沸石的方法，拉开了溶剂热合成的序幕。幕。u到目前为止，溶剂热合成法已得到很快的发展，并在纳米材料制到目前为止，溶剂热合成法已得到很快的发展，并在纳米材料制备中具有越来越重要的作用备中具有越来越重要的作用。9你现在浏览的是第九页，共63页溶剂热溶剂热法优点法优点 p在在有有机机溶溶剂剂中中进进行行的的反反应应能能够够有有效效地地抑抑制制产产物物的的氧氧化化过过程程或或水水中中氧的污染；氧的污染；p非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩大；非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩大；由由于于有有机机溶溶剂剂的的低低沸沸点点，在在同同样样的的条条件件下下，它它们们可可以以达达到到比比水热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶；水热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶；由由于于较较低低的的反反应应温温度度，反反应应物物中中结结构构单单元元可可以以保保留留到到产产物物中中，且且不不受受破破坏坏，同同时时，有有机机溶溶剂剂官官能能团团和和反反应应物物或或产产物物作作用用，生生成成某某些新型在催化和储能方面有潜在应用的材料；些新型在催化和储能方面有潜在应用的材料；10你现在浏览的是第十页，共63页11你现在浏览的是第十一页，共63页水热与溶剂热合成方法的概念水热与溶剂热合成方法的概念水水热热法法(Hydrothermal Synthesis)，是是指指在在特特制制的的密密闭闭反反应应器器（高高压压釜釜）中中，采采用用水水溶溶液液作作为为反反应应体体系系，通通过过对对反反应应体体系系加加热热、加加压压(或或自自生生蒸蒸气气压压），创创造造一一个个相相对对高高温温、高高压压的的反反应应环环境境，使使得得通通常常难难溶溶或或不不溶溶的的物物质质溶溶解解，并并且且重重结结晶晶而而进进行行无无机机合成与材料处理的一种有效方法。合成与材料处理的一种有效方法。12你现在浏览的是第十二页，共63页溶溶剂剂热热法法（Solvothermal Synthesis），将将水水热热法法中中的的水水换换成成有有机机溶溶剂剂或或非非水水溶溶媒媒（例例如如：有有机机胺胺、醇醇、氨氨、四四氯氯化化碳碳或或苯苯等等），采采用用类类似似于于水水热热法法的的原原理理，以以制制备备在在水水溶溶液液中中无无法法长长成成，易易氧氧化化、易易水水解解或或对对水水敏敏感感的的材材料，料，如如III-VIII-V族族半半导导体体化化合合物物、氮氮化化物物、硫硫族族化化合合物物、新型磷（砷）酸盐分子筛三维骨架结构等。新型磷（砷）酸盐分子筛三维骨架结构等。13你现在浏览的是第十三页，共63页水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型：水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型：“均匀溶液饱和析出均匀溶液饱和析出”机制机制“溶解溶解-结晶结晶”机机制制“原位结晶原位结晶”机制机制14你现在浏览的是第十四页，共63页“均匀溶液饱和析出均匀溶液饱和析出”机制机制 由由于于水水热热反反应应温温度度和和体体系系压压力力的的升升高高，溶溶质质在在溶溶液液中中溶溶解解度度降降低低并并达达到到饱饱和和，以以某某种种化化合合物物结结晶晶态态形形式式从从溶溶液液中中析析出出。当当采采用用金金属属盐盐溶溶液液为为前前驱驱物物，随随着着水水热热反反应应温温度度和和体体系系压压力力的的增增大大，溶溶质质（金金属属阳阳离离子子的的水水合合物物）通通过过水水解解和和缩缩聚聚反反应应，生生成成相相应应的的配配位位聚聚集集体体（可可以以是是单单聚聚体体，也也可可以以是是多多聚聚体体）当当其其浓浓度度达达到到过过饱饱和和时时就就开开始始析析出晶核，最终长大成晶粒。出晶核，最终长大成晶粒。15你现在浏览的是第十五页，共63页“溶解溶解-结晶结晶”机制机制所所谓谓“溶溶解解”是是指指水水热热反反应应初初期期，前前驱驱物物微微粒粒之之间间的的团团聚聚和和联联接接遭遭到到破破坏坏，从从而而使使微微粒粒自自身身在在水水热热介介质质中中溶溶解解，以以离离子子或或离离子子团团的的形形式式进进入入溶溶液液，进进而而成核、结晶而形成晶粒；成核、结晶而形成晶粒；16你现在浏览的是第十六页，共63页“结结晶晶”是是指指当当水水热热介介质质中中溶溶质质的的浓浓度度高高于于晶晶粒粒的的成成核核所所需需要要的的过过饱饱和和度度时时，体体系系内内发发生生晶晶粒粒的的成成核核和和生生长长，随随着着结结晶晶过过程程的的进进行行，介介质质中中用用于于结结晶晶的的物物料料浓浓度度又又变变得得低低于于前前驱驱物物的的溶溶解解度度，这这使使得得前前驱驱物物的的溶溶解解继继续续进进行行。如如此此反反复复，只只要要反反应应时时间间足足够够长长，前前驱驱物物将完全溶解，生成相应的晶粒。将完全溶解，生成相应的晶粒。17你现在浏览的是第十七页，共63页“原位结晶原位结晶”机制机制 当当选选用用常常温温常常压压下下不不可可溶溶的的固固体体粉粉末末，凝凝胶胶或或沉沉淀淀为为前前驱驱物物时时，如如果果前前驱驱物物和和晶晶相相的的溶溶解解度度相相差差不不是是很很大大时时，或或者者“溶溶解解-结结晶晶”的的动动力力学学速速度度过过慢慢，则则前前驱驱物物可可以以经经过过脱脱去去羟羟基基（或或脱脱水水），原原子子原原位位重重排而转变为结晶态。排而转变为结晶态。18你现在浏览的是第十八页，共63页将水热条件下纳米晶粒的形成过程可分为三个阶段：将水热条件下纳米晶粒的形成过程可分为三个阶段：生长基元 与晶核的形成生长基元在固生长基元在固-液生长界面上液生长界面上的吸附与运动的吸附与运动生长基元在生长基元在界面上的结界面上的结晶或脱附晶或脱附19你现在浏览的是第十九页，共63页生生长长基基元元与与晶晶核核的的形形成成：环环境境相相中中由由于于物物质质的的相相互互作作用用，动动态态地地形形成成不不同同结结构构形形式式的的生生长长基基元元，它它们们不不停停的的运运动动，相相互互转转化化，随随时时产产生生或或消消灭灭。当当满满足足线线度度 和和 几几 何何 构构 型型 要要 求求 时时，晶晶 核核 即即 生生 成成。20你现在浏览的是第二十页，共63页生生长长基基元元在在固固-液液生生长长界界面面上上的的吸吸附附与与运运动动：在在 由由 于于对对流流、热热力力学学无无规规则则运运动动或或者者原原子子吸吸引引力力，生生长长基基元元运运动动到到固固-液液生生长长界界面面并并被被吸吸附附，在在界界面面上上迁迁移移运运动动。21你现在浏览的是第二十一页，共63页生生长长基基元元在在界界面面上上的的结结晶晶或或脱脱附附：在在界界面面上上吸吸附附的的生生长长基基元元，经经过过一一定定距距离离的的运运动动，可可能能在在界界面面某某一一适适当当位位置置结结晶晶并并长长入入晶晶相相，使使得得晶晶相相不不断断向向环环境境相相推推移，或者脱附而重新回到环境相中。移，或者脱附而重新回到环境相中。22你现在浏览的是第二十二页，共63页水热与溶剂热合成方法的适用范围水热与溶剂热合成方法的适用范围制备超细（纳米）粉末制备超细（纳米）粉末制备薄膜制备薄膜合成新材料、新结构和亚稳相合成新材料、新结构和亚稳相低温生长单晶低温生长单晶23你现在浏览的是第二十三页，共63页24你现在浏览的是第二十四页，共63页水热与溶剂热合成的生产设备水热与溶剂热合成的生产设备高压釜高压釜是进行高温高压水热与溶剂热合成的是进行高温高压水热与溶剂热合成的基本设备；基本设备；高高压压容容器器一一般般用用特特种种不不锈锈钢钢制制成成,釜釜内内衬衬有有化化学学惰惰性性材材料，如料，如PtPt、AuAu等贵金属和聚四氟乙烯等耐酸碱材料。等贵金属和聚四氟乙烯等耐酸碱材料。25你现在浏览的是第二十五页，共63页（1 1）按按密密封封方方式式分分类类：自自紧紧式式高高压压釜釜，外外紧紧式式高高压压釜；釜；（2 2）按按密密封封的的机机械械结结构构分分类类：法法兰兰盘盘式式，内内螺螺塞塞式式，大大螺螺帽式，杠杆压机式；帽式，杠杆压机式；（3 3）按按压压强强产产生生方方式式分分类类：内内压压釜釜（靠靠釜釜内内介介质质加加温温形形成成压压强强，根根据据介介质质填填充充度度可可计计算算其其压压强强），外外压压釜釜（压压强强由由釜外加入并控制）；釜外加入并控制）；（4 4）按按设设计计人人名名分分类类：如如MoreyMorey釜釜，SmithSmith釜釜，TuttleTuttle釜（也叫冷封试管高压釜），釜（也叫冷封试管高压釜），BarnesBarnes摇动反应器等；摇动反应器等；高高 压压 釜釜 的的 分分 类类26你现在浏览的是第二十六页，共63页（5）按按加加热热方方式式分分类类：外外热热高高压压釜釜（在在釜釜体体外外部部加加热热），内热高压釜（在釜体内部安装加热电炉）；内热高压釜（在釜体内部安装加热电炉）；（6）按按实实验验体体系系分分类类：高高压压釜釜（用用于于封封闭闭体体系系的的实实验验），流流动动反反应应器器和和扩扩散散反反应应器器（用用于于开开放放系系统统的的实实验验，能能在在高高温温高高压压下下使使溶溶液液缓缓慢慢地地连连续续通通过过反反应应器器，可可随随时时提提取反应液）。取反应液）。27你现在浏览的是第二十七页，共63页简易高压反应釜实物图简易高压反应釜实物图釜套由耐高温高压和耐酸碱的特种钢材制成。釜芯由耐酸碱聚四氟乙烯制成28你现在浏览的是第二十八页，共63页水热反应釜29你现在浏览的是第二十九页，共63页带搅拌高压反应釜装置图带搅拌高压反应釜装置图30你现在浏览的是第三十页，共63页水水热热与与溶溶剂剂热热反反应应的的基基本本类类型型合成反应合成反应通过数种组分在水热条件通过数种组分在水热条件下直接化合或经中间态发下直接化合或经中间态发生化合反应。生化合反应。利用此类反应可合成各种多晶或单晶材料。利用此类反应可合成各种多晶或单晶材料。例如例如：Nd2O3+10H3PO4=2NdP5O14+15H2O 31你现在浏览的是第三十一页，共63页热处理反应热处理反应利用水热条件处理一般晶体而得到具有特定性晶体的反应。转晶反应转晶反应利用水热条件下物质热力学和动力学稳定性差异进行的反应。32你现在浏览的是第三十二页，共63页离子交换反应离子交换反应晶化反应晶化反应沉淀反应沉淀反应氧化反应氧化反应提取反应提取反应分解反应分解反应脱水反应脱水反应水热热压反应水热热压反应反应烧结反应烧结烧结反应烧结反应水解反应水解反应33你现在浏览的是第三十三页，共63页通通过过数数种种组组分分在在水水热热或或溶溶剂剂热热条条件件下下直直接接化化合合或或经中间态发生化合反应。经中间态发生化合反应。利用此类反应可合成各种多晶或单晶材料。利用此类反应可合成各种多晶或单晶材料。Nd2O3+H3PO4 NdP5O14CaOnAl2O3+H3PO4 Ca(PO4)3OH+AlPO4La2O3+Fe2O3+SrCl2 (La,Sr)FeO3FeTiO3+KOH K2OnTiO2(n=4,6)(1)合成反应合成反应34你现在浏览的是第三十四页，共63页沸沸石石阳阳离离子子交交换换；硬硬水水的的软软化化、长长石石中中的的离离子子交交换换；高高岭岭石石、白白云云母母、温石棉的温石棉的OH-交换为交换为F-。(2)热处理反应热处理反应条件处理一般晶体而得到具有特条件处理一般晶体而得到具有特定性能晶体的反应定性能晶体的反应例如：人工氟石棉例如：人工氟石棉人工氟云母人工氟云母(3)转晶反应转晶反应利用水热与溶剂热条件下物质热力学和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动力学稳定性差异进行的反应例如：良石例如：良石高岭石高岭石;橄榄石橄榄石蛇纹石蛇纹石;NaA沸石沸石NaS沸石沸石(4)离子交换反应离子交换反应35你现在浏览的是第三十五页，共63页例如例如SiO2单晶的生长，反应条件为单晶的生长，反应条件为0.5mol/LNaOH、温、温度梯度度梯度410300、压力、压力120MPa、生长速率、生长速率12mm/d；若在若在0.25mol/L Na2CO3中，则温度梯度为中，则温度梯度为400370、装满度为装满度为70、生长速率、生长速率12.5mm/d。(5)单晶培育单晶培育高温高压水热、溶剂热条件下，从高温高压水热、溶剂热条件下，从籽晶培养大单晶籽晶培养大单晶一定温度、压力下物质脱水结晶的反应一定温度、压力下物质脱水结晶的反应(6)脱水反应脱水反应例如例如36你现在浏览的是第三十六页，共63页FeTiO3 FeO+TiO2ZrSiO4+NaOH Na2SiO3+ZrO2FeTiO3+K2O FeO+K2OnTiO2(n=4,6)(7)分解反应分解反应分解化合物得到结晶的反应分解化合物得到结晶的反应例如例如(8)提取反应提取反应从化合物从化合物(或矿物或矿物)中提取金属的反应中提取金属的反应钾矿石中钾的水热提取钾矿石中钾的水热提取重灰石中钨的水热提取重灰石中钨的水热提取例如例如KF+MnCl2 KMnF3KF+CoCl2 KCoF3(9)沉淀反应沉淀反应生成沉淀得到新化合物的反应生成沉淀得到新化合物的反应例如例如37你现在浏览的是第三十七页，共63页Cr+H2O Cr2O3+H2Zr+H2O ZrO2+H2Me+n L MeLn(L=有机配体有机配体)(10)氧化反应氧化反应金属和高温高压的纯水、水溶液、有机溶剂等作用金属和高温高压的纯水、水溶液、有机溶剂等作用得到新氧化物、配合物、金属有机化合物的反应，得到新氧化物、配合物、金属有机化合物的反应，以及超临界有机物种的全氧化反应以及超临界有机物种的全氧化反应例如例如CeO2xH2O CeO2ZrO2H2O M-ZrO2+T-ZrO2硅铝酸盐凝胶硅铝酸盐凝胶 沸石沸石(11)晶化反应晶化反应使溶胶、凝胶使溶胶、凝胶(so1、gel)等非晶态等非晶态物质晶化的反应物质晶化的反应例如例如38你现在浏览的是第三十八页，共63页(15)水热热压反应水热热压反应水热热压条件下，材料固水热热压条件下，材料固化与复合材料的生成反应化与复合材料的生成反应例如例如放射性废料处理、特殊材料的固化成放射性废料处理、特殊材料的固化成型、特种复合材料的制备型、特种复合材料的制备(14)反应烧结反应烧结化学反应和烧结反应同时进行化学反应和烧结反应同时进行氧化铬、单斜氧化锆、氧化铝氧化铬、单斜氧化锆、氧化铝氧化锆氧化锆复合体的制备复合体的制备(13)烧结反应烧结反应水热、溶剂热条件下实现烧结的反应水热、溶剂热条件下实现烧结的反应含含OH-、F-、S2-等挥发性物质的陶瓷等挥发性物质的陶瓷材料的制备材料的制备(12)水解反应水解反应醇盐水解等醇盐水解等例如例如例如例如例如例如39你现在浏览的是第三十九页，共63页高温高压水热合成实验温度已高达高温高压水热合成实验温度已高达1000，压强高达，压强高达0.3GPa。它利用作。它利用作为反应介质的水在超临界状态下的性为反应介质的水在超临界状态下的性质和反应物质在高温高压水热条件下质和反应物质在高温高压水热条件下的特殊性质进行合成反应。的特殊性质进行合成反应。按温度按温度分类分类亚亚临临界界合合成成超超临临界界合合成成多数沸石分子筛晶体的水热即为多数沸石分子筛晶体的水热即为典型的亚临界合成反应。反应温典型的亚临界合成反应。反应温度范围是在度范围是在100-240之间，适于之间，适于工业或实验室操作。工业或实验室操作。水水热热合合成成40你现在浏览的是第四十页，共63页水热与溶剂热合成的一般工艺是：41你现在浏览的是第四十一页，共63页可溶性金属盐溶液固体粉末，即制备多元氧化物粉体时，可直接选用相应的金属氧化物和氢氧化物固体粉末作为前驱物胶体，即制备金属氧化物粉体时，在相应的金属可溶性盐溶液中加入过量的碱得到氢氧化物胶体，经反复洗涤除去阴离子后作为前驱物胶体和固体粉末混合物前前 驱驱 体体 选选 择择42你现在浏览的是第四十二页，共63页（1）相似相容原理（2）溶剂化能和Born方程式水水热热与与溶溶剂剂热热合合成成的的介介质质选选择择43你现在浏览的是第四十三页，共63页所所谓谓相相似似相相容容原原理理就就是是“溶溶质质分分子子若若与与溶溶剂剂分分子子的的组组成成结结构构、物物理理性性质质及及化化学学性性质质相相近近则则其其溶解度大溶解度大44你现在浏览的是第四十四页，共63页这这两两种种作作用用都都必必须须消消耗耗很很大大的的能能量量，因因此此溶溶质质和和溶溶剂剂的的作作用用必必须须很很大大才才能能使使溶溶质质溶溶解解于于溶溶剂剂，这这种溶质和溶剂的相互作用就是种溶质和溶剂的相互作用就是溶剂化能溶剂化能。当溶解于溶剂的溶质以离子状态存在时当溶解于溶剂的溶质以离子状态存在时离子晶体离子晶体共价化合物共价化合物必须克服离子晶格中的正负必须克服离子晶格中的正负离子间的作用力离子间的作用力必须使共价键发生异裂作用必须使共价键发生异裂作用45你现在浏览的是第四十五页，共63页其其中中G表表示示一一个个离离子子从从真真空空迁迁移移到到溶溶剂剂中中自自由由能能的的改改变变，即即溶溶剂剂化化能能。方方程程中中假假定定r1为为离离子子结结晶晶学学半半径径，带带Ze电电荷荷的的离离子子刚刚性性小小球球，溶溶剂剂的的相相对对介介电电常常数数r不因离子电场而改变。不因离子电场而改变。Born方程式：46你现在浏览的是第四十六页，共63页形成离子溶液溶剂形成离子溶液溶剂介电常数大介电常数大分子极性强分子极性强既能与阳离子或能与阴离子发生以上所既能与阳离子或能与阴离子发生以上所述的任何一种作用。述的任何一种作用。47你现在浏览的是第四十七页，共63页水热与溶剂热合成存在的问题水热与溶剂热合成存在的问题l无法观察晶体生长和材料合成的过程，不直观。无法观察晶体生长和材料合成的过程，不直观。l设设备备要要求求高高耐耐高高温温高高压压的的钢钢材材，耐耐腐腐蚀蚀的的内内衬衬、技术难度大温压控制严格、成本高。技术难度大温压控制严格、成本高。l安安全全性性差差，加加热热时时密密闭闭反反应应釜釜中中流流体体体体积积膨膨胀胀，能够产生极大的压强，存在极大的安全隐患。能够产生极大的压强，存在极大的安全隐患。48你现在浏览的是第四十八页，共63页水热与溶剂热合成方法应用实例水热与溶剂热合成方法应用实例基于酒石酸调节的单分散基于酒石酸调节的单分散Fe3O4的粒子的水热合成的粒子的水热合成JuanYan采采用用主主要要原原料料为为TA（酒酒石石酸酸），FeCl3，无无水水C2H5OH，NH4OH以以及及各各种种的的分分析析纯纯试试剂剂通通过过酒酒石石酸酸辅辅助助水水热热合合成成单单分分散散Fe3O4纳米材料。纳米材料。制制备备工工艺艺：1ml NH4OH加加入入25ml的的FeCl3水水溶溶液液中中，搅搅拌拌得得到到红红褐褐色色泥泥浆浆，泥泥浆浆通通过过多多次次离离心心分分离离，得得到到了了铁铁的的先先驱驱体体。将将不不同同含含量量的的TA(0mmol，0.2mmol，0.5mmol，1mmol，2mmol)加加入入到到上上述述先先驱驱体体中中，之之后后转转移移到到100ml的的聚聚四四氟氟乙乙烯烯内内衬衬的的压压热热器器中中，充充入入去去离离子子水水搅搅拌拌，之之后后压压热热器器密密封封并并且且加加热热，压压热热器器在在180下下保保温温1小小时时，在在空空气气中中缓缓慢慢冷冷却却。产产物物离离心心并并用用酒酒精精和和去去离离子子水水清清洗洗，重重复复此此过过程多次，产物在真空箱中程多次，产物在真空箱中60干燥干燥4h，获得最终产物。，获得最终产物。49你现在浏览的是第四十九页，共63页在180下搅拌1小时，不同TA含量水热合成产物TEM照片(a)0mmol，(b)0.2mmol，(c)0.5mmol，(d-e)1mmol，(f)2mmol50你现在浏览的是第五十页，共63页在180下搅拌1小时，不同TA含量水热合成产物的XRD图(a)0mmol，(b)0.2mmol，(c)0.5mmol，(d-e)1mmol，(f)2mmol，H：Fe2O3，M：Fe3O451你现在浏览的是第五十一页，共63页水热与溶剂热合成方法应用实例水热与溶剂热合成方法应用实例2 水热合成水热合成Co-MCM-41介孔分子筛介孔分子筛 ZHAO Qian等等采采用用水水热热法法合合成成不不同同Co含含量量介介孔孔分分子子筛筛，并并对对其其稳稳定定性性进进行行研研究究，同同时时对对金金属属Co的的添添加加量量与与所所合合成成的的介介孔孔分分子子筛筛的的比比表表面面积积、孔孔体体积积和和介介孔孔有有序序性性之之间间的的关关系系也也进进行行研研究究。实验按照表的原料配比，采用水热法合成含实验按照表的原料配比，采用水热法合成含Co介孔分子筛。介孔分子筛。52你现在浏览的是第五十二页，共63页在不同温度下培烧和100水热处理5d后样品Co-MCM-41(2)的TEM像53你现在浏览的是第五十三页，共63页样品Co-MCM-41(2)在550培烧前后的FT-IR谱54你现在浏览的是第五十四页，共63页水热与溶剂热合成方法应用实例水热与溶剂热合成方法应用实例3 水热合成分等级球状水热合成分等级球状TiO2纳米结构纳米结构合合成成过过程程如如下下：6.4ml TiCl4水水溶溶液液溶溶于于80ml去去离离子子水水，持持续续搅搅拌拌下下，加加入入1.6gPAM以以及及1.4g尿尿素素，将将混混合合物物搅搅拌拌10min，之之后后封封入入容容积积为为100ml带带有有聚聚四四氟氟乙乙烯烯内内衬衬的的不不锈锈钢钢反反应应釜釜，180下下保保温温24h，反反应应釜釜冷冷却却后后，沉沉淀淀离离心心分分离离，水水洗洗，80干干燥燥24h，550培培烧烧4h得到最终产物。得到最终产物。55你现在浏览的是第五十五页，共63页产物Ti-P-U的FESEM图像 56你现在浏览的是第五十六页，共63页产物Ti-P-U的XRD图（a）和Raman光谱（b）57你现在浏览的是第五十七页，共63页产物Ti-P-U的氮气吸附-脱附等温线和孔径分布图 58你现在浏览的是第五十八页，共63页溶溶剂剂热热技技术术正正好好弥弥补补了了水水热热合合成成的的缺缺点点。从从本本质质上上来来说说，两两者者原原理理十十分分相相似似，有有机机溶溶剂剂也也起起着着传传递压力、媒介和矿化剂的作用。递压力、媒介和矿化剂的作用。纳米材料的水热、溶剂热合成纳米材料的水热、溶剂热合成始于始于1982年，方法简单，易操作，对环境友好。出现伊年，方法简单，易操作，对环境友好。出现伊始就掀起了水热合成纳米材料的热潮。已成为合成纳米始就掀起了水热合成纳米材料的热潮。已成为合成纳米材料的最重要的方法之一材料的最重要的方法之一水热法制备纳米粒子的优点水热法制备纳米粒子的优点纯度纯度高高粒径粒径小小粒度分粒度分布窄布窄团聚程团聚程度轻度轻晶粒发晶粒发育良好育良好杂质杂质少少结构缺结构缺陷少陷少缺陷缺陷不能合成一些遇水分解或在水中不存在的物种不能合成一些遇水分解或在水中不存在的物种59你现在浏览的是第五十九页，共63页一、纳米棒或线的水热、溶剂热合成一、纳米棒或线的水热、溶剂热合成图图3-6 稀土氢氧化物纳米线的稀土氢氧化物纳米线的(HR)TEM照片：照片：(ac)La(OH)360你现在浏览的是第六十页，共63页图图3-6 稀土氢氧化物纳米线的稀土氢氧化物纳米线的(HR)TEM照片：照片：(df)Pr(OH)361你现在浏览的是第六十一页，共63页图图3-6 稀土氢氧化物纳米线的稀土氢氧化物纳米线的(HR)TEM照片：照片：g)Eu(OH)3，h)Ho(OH)3 Angew.Chem.Int.Ed.2002,41(24),4790-4793.62你现在浏览的是第六十二页，共63页 图图3-7 不同碱度下所得稀土氢氧化物纳米晶的不同碱度下所得稀土氢氧化物纳米晶的TEM照片：照片：(a)Sc(OH)3纳米片纳米片(pH=6-7)，(b)Sc(OH)3纳米线纳米线(pH=9-10)，(c)Sc(OH)3纳米棒纳米棒(KOH,5mol/L)；(d)Gd(OH)3纳米线纳米线(pH=7)，(e)Gd(OH)3纳米棒纳米棒(KOH,5mol/L)Chem.Eur.J.2005,11,2183-2195.63你现在浏览的是第六十三页，共63页