溶剂热与晶核生长法

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1、上讲知识回顾1，什么是自组装（从生物膜谈起；非共价键的协同作用）？自组装结构的特点（自发性、有序性）？2，自组装结构的分类及特点1）自组装单分子膜（SAM）（横向、纵向相互作用并从）2）LB膜（横向相互作用）3）氢键相互作用的网络结构4）超分子结构（氢键和各种非共价键的利用）5）外力作用的自组装结构及其它3，自组装的推动力1）自组装过程的热力学（G、H、S的分析）2）自组装过程的动力学4，自组装的典型结构及其表征方法5，自组装的用途第九讲、水热法、晶核生长法及其它一、水热法二、溶胶－凝胶法三、沉淀法四、其它一、水热法水热法的历史回顾和基本概念水热法的基本原理和

2、特点水热条件下水的性质和生长机制适合水热法的反应类型水热法所用的仪器设备水热法合成材料举例水热技术的扩展——溶剂热法、“水热”一词大约出现在一百五十年前,原本用于地质学中描述地壳中的水在温度和压力联合作用下的自然过程,以后越来越多的化学过程也广泛使用这一词汇尽管拜耳法生产氧化铝和水热氢还原法生产镍粉已被使用了几十年,但一般将它们看作特殊的水热过程直到上世纪七十年代,水热法才被认识到是一种制备粉体的先进方法水热法制备超细(纳米)粉末自七十年代兴起后,很快受到世界上许多国家,特别是工业发达国家的高度重视,纷纷成立了专门的研究所和实验室。如美国Battelle实验室和宾州

3、大学水热实验室;日本高知大学水热研究所和东京工业大学水热合成实验室,法国Thomson-CSF研究中心等历史回顾自1982年起,每隔三年召开一次“水热反应”的国际会议对于任一未知的合成化学反应，首先必须考虑的问题是要通过热力学计算其推动力，只有那些净推动力大于零的化学反应在理论上才能够进行；其次还必须考虑该反应的速率甚至反应的机理问题。前者属于化学热力学问题，后者则属于化学动力学问题，两者是相辅相成的，如某一化学反应在热力学上虽是可能的，而反应速率过慢也无法实现工业化生产，还必须通过动力学的研究来降低反应的阻力，加快其反应速率；而对那些在热力学上是不可能的过程就没有

4、不要再花力气进行动力学方面的研究了，除非是先通过条件的改变来使其使其在热力学上成为可能的过程。水热法是在特制的密闭反应容器里，采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温（100～1000℃）、高压（1～100MPa）的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶。按研究对象和目的的不同，水热法可分为水热晶体生长、水热合成、水热反应、水热处理、水热烧结等，分别用来制备各种单晶，制备超细、无团聚或少团聚的粉体材料。水热法的基本概念Arrhenius方程式：dlnk/dT=E/RT2反应速率常数k随温度的增加呈指数函数临界状态和超临界状态任何一种物质都存在

5、三种相态----气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力（水的临界温度和临界压力分别为374oC和21.7MPa）。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。超临界状态是指在临界温度和临界压力以上的状态。高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨.所以超临界水是非协同、非极性溶剂。水热法的基本概念水热法的基本原理及特点在纳米材料合成中，在常温常压下一些从热力学看可以进行的反应，往往因反应速度极慢，以至于在实际上

6、没有价值。但在水热条件下却可能使反应实现。水热过程（是在高温、高压下在水、水溶液或蒸气等流体中所进行有关化学反应）。水热条件能加速离子反应和促进水解反应。典型的反应又如下类型：水热氧化、水热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解、水热结晶。按设备的差异，水热法又可分为“普通水热法”和“特殊水热法”。所谓“特殊水热法”是指在水热条件反应体系上再添加其它作用力场，如直流电场、磁场和微波场等水热条件下，水可以作为一种化学组分起作用并参与化学反应，既是溶剂又是膨化促进剂，同时还可以作为压力传递介质；通过加速渗析反应和控制其过程的物理化学因素，实现无机化合物的形成与改性，既可以制

7、备单组分微小单晶体，又可制备双组分或多组分的特殊化合物粉末，克服某些高温制备不可克服的晶形转变、分解、挥发等，其粉末细（纳米级）、纯度高、分散性好、均匀、分布窄、无团聚、晶形好、形状可控、利于环境净化等。水热法的特点水热法是一种在密闭容器内完成的湿化学方法，与溶胶凝胶法、共沉淀法等其它湿化学方法的主要区别在于温度和压力。其最大优点是一般不需高温烧结即可直接得到结晶粉末，从而省去了研磨及由此带来的杂质。可制备金属、氧化物和复合氧化物等粉体材料。所得粉体材料的粒度范围通常为0.1微米至几微米，有些可以几十纳米。在纳米材料的各种制备方法中，水热法被认为是环境污染少、成