第11章 微波与等离子体下的无际合成.ppt

《第11章 微波与等离子体下的无际合成.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第11章微波与等离子体合成1.微波加热原理2.微波辐射法在无机合成中的应用3.微波等离子体化学11.微波加热原理-概　述微波(microwave)在整个电磁波谱中的位置如图所示，通常指波长为1m到0.1mm(频率:300MHz~3000GHz)范围内的电磁波。2微波谱1~25cm波长范围用于雷达，其它波长范围用于无线电通讯，国际无线电通讯协会(CCIP)规定：家用微波炉使用频率为2450MHz(波长12.2cm),工业加热设备使用频率为915MHz(波长32.8cm).不干扰雷达和无线电通讯。3微波加热实

2、验表明极性分子溶剂吸收微波能而被快速加热，而非极性分子溶剂几乎不吸收微波能，升温很小。水、醇类、酸类等极性溶剂都在微波作用下被迅速加热，有些已达到沸腾．4微波加热有些固体物质能强烈吸收微波能而迅速被加热升温，而有些物质几乎不吸收微波能，升温幅度很小。5微波加热微波加热是一种介电加热效应。微波介电加热中，主要起作用的是偶极极化和界面极化。描述材料介电性质的两个重要参数是：介电常数’和介电损耗’’。’:描述分子被电场极化的能力，也可认为是样品阻止微波能通过能力的量度。’’:电磁辐射转变为热量的效率量度。

3、介电损耗’’和介电常数’的比值定义为介电损耗正切(也称介电耗散因子)，即:tan＝’’/’.它表示在给定频率和温度下，一种物质把电磁能转变成热能的能力。6介电耗散因子微波加热机制部分地取决于样品的介电耗散因子tanδ大小。当微波能进入样品时，样品的耗散因子决定了样品吸收能量的速率。吸收微波能物质，其tanδ是一确定值。微波能通过时很快被样品吸收和耗散，样品的耗散因子越大，给定频率的微波能穿透越小。微波穿透深度：从样品表面到内部功率衰减到一半的截面的距离。该参数在设计微波实验时很重要。超过此深度，透

4、入的微波能量很小，此时加热主要通过热传导。7介电耗散因子金属材料反射微波，其吸收的微波能为零。可透射微波材料(如玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等)或非极性介质，微波可完全透过，材料不吸收微波能而发热很少或不发热．原因：分子较大，交变微波场中不能旋转。82.微波辐射在无机合成中的应用沸石分子筛的合成与离子交换；微波固相反应；多孔材料上无机盐的高分散；稀土磷酸盐发光材料的微波合成(略)。9沸石分子筛的合成具有特定孔道结构的微孔材料，由于它们结构与性能上的特点，己被广泛地应用在催化、吸附及离子交换等领域。常用水热晶化法。

5、条件要求苛刻，周期较长，釜垢浪费严重；微波辐射晶化法:是1988年发展起来的新合成技术。具有条件温和、能耗低、反应速率快、粒度均一且小的特点。10NaX沸石的微波合成NaX是低硅铝比的八面沸石，一般在低温水热条件下合成。因反应混合物配比不同，以及采用的反应温度不同．晶化时间为数小时至数十小时不等。用微波辐射法合成出NaX沸石，是以工业水玻璃作硅源，以NaAlO2作铝源，以NaOH调节反应混合物的碱度，具体配比(物质的量的比)为:SiO2/Al2O3=2.3,Na2O/SiO2=1.4,H2O/SiO2＝57

6、11NaX沸石的微波合成反应混合物搅拌均匀后，封入TFL反应釜中，置于微波炉中(650W,2450MHz,1-3挡)辐射30分钟．处理得NaX分子筛．用同样配比反应混合物，采用电烘箱加热，100℃下晶化17h得NaX分子筛。比较反应的时间，可看出微波辐射方法的优越性:节省时间，降低能耗。12微波合成沸石分子筛的优点粒度小且均匀；合成的反应混合物配比范围宽；重现性好；时间很短等。预计这种新的合成方法能在快速、节能和连续生产分子筛、超微粒分子筛，以及在用传统方法合成不出的一些分子筛等方面会取得突破。13沸石分子

7、筛的离子交换微波加热进行沸石离子交换具有方便、快速、交换度高，可交换常规方法不易进入的离子，尤其适用于实验室制备小批量离子交换型沸石分子筛；若能制造较大加热室的微波炉并加装回流冷凝装置和连续加料/出料系统，也可用于制备较大批量样品；关于交换机理、热力学、动力学和交换度、交换率以及与常规方法制备的样品在离子占位、配位环境和理化性能等方面比较工作都有待于进一步的研究；就目前结果看，微波加热法，将会引起沸石分子筛化学界的研究兴趣。14微波固相反应无机固体物质制备中，目前使用方法有：陶瓷法，高压法,水热法，sol—

8、gel法,电弧法，熔渣法和CVD法等。这些方法中，有的需要高温或高压；有的难以得到均匀的产物；有的制备装置过于复杂．昂贵，反应条件苛刻，反应周期太长。15微波固相反应微波能直接穿透样品，里外同时加热，不需传热过程，瞬时可达所需温度；微波加热的热能利用率很高(能达50％-70％),节约能源，调节微波输出功率，可调节样品的加热，便于进行自动控制和连续操作；微波加热在短时间内将能量转移给样品，使样品本身发热，微波设备不