水热法和溶剂热法.PDFVIP

3.7 水热法和溶剂热法 刘敏 材料科学与工程系 地址：合肥微尺度物质科学国家实验室（畴）#15-001 Email:liumin1106@ustc.edu.cn Tel: 0551 一、定义 (1) 水热合成方法的概念 ►水热合成化学是研究物质在高温和密闭或高压条件下溶液中 的化学行为与规律的化学分支 ►水热合成是指在一定温度(100-1000℃)和压强(1-l00 MPa) 条件下使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行 无机合成与材料处理的一种有效方法。 水热法有严重的局限性，最明显的一个缺点就是，该法往往 只适用于氧化物或少数对水不敏感的硫化物的制备，而对其 他一些对水敏感的化合物如III-V族半导体，新型磷 （或砷） 酸盐分子筛骨架结构材料的制备就不适用了。正是在这种背 景下，溶剂热技术就应运而生。 一、定义 溶剂热法 （Solvothermal Synthesis），是在水热法 的基础上发展起来的一种新的材料制备方法，将 水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒 （例如： 有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似 于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成， 易氧化、易水解或对水敏感的材料，如III-V 族半 导体化合物、氮化物、硫族化合物、新型磷 （砷）酸盐分子筛三维骨架结构等。 （二）水在高温高压下的物理化学性质 （1）离子积 水的电离： + - C(H )·C(OH )=K(W), 其中K(W)称作水的离子积常数。 温度/度 压力 Kw -14 25 0.1MPa 10 -12 100 0.1MPa 10 1000 1GPa 10-7.85 1000 15-20GPa 完全解离 水的离子积随P和T的增加迅速增大，当压力1000℃ + - ，15-20GPa条件下，此时水完全解离成H O 和OH 3 ，几乎类同于熔融盐。 导致水热反应加剧的主要原因，是在水热条件下水的电 离常数随温度的提升而大幅度增加。 4 （二）水在高温高压下的物理化学性质 2.粘度和表面张力 水的粘度和表面张力随温度升高而下降。 -5 例如在300-500℃时，水热溶液的粘度约为9-14 ×10 Pa.s,较常温常压下水溶液的 粘度低约两个数量级。 使溶液中的分子和离子的活动性大为增加，在水热溶液中存在着十分有效地 扩散，从而使得水热晶体生长较其他水溶液晶体生长具有