水热合成微波水热合成

水热合成又称水热法,属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。

微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。对于金属材料，电磁场不能透入内部而被反射出来，金属材料不能吸收微波，对金属的微波加热需要采取特殊手段。水是吸收微波最好的介质，含有水的物质必定吸收微波。有一部分介质虽然是非极性分子组成，但也能在不同程度上吸收微波，其原理是微波加热属于整体加热方式电磁能直接作用于介质分子转化成热，且透射性能使介质内外同时受热，不需要热传导，且内部缺乏散热条件，造成内部温度高于外部的温度梯度分布，形成了水分的迁移蒸发速率。特别是对含水量在30%以下的食品，水分蒸发的时间可数百倍地缩短，在短时间内达到均匀干燥。微波加热是完全不同于常规加热的一种加热方式，在常温下，许多无机化合物和微波场有很强的相互作用。 水热合成法具有反应速度快，产物粒度可控且纯度高、结晶度好、团聚少等特点。但是该法存在需要较高压力，氯盐易引起腐蚀，采用活性钛源要控制活性钛源前躯体的水解速率，避免Ti-OH基团快速自身凝聚和Ba缺位等问题。 微波水热法是美国宾州大学Roy于1992年提出来的，是将传统的水热合成法与微波场结合起来，充分发挥了微波和水热法的优势[15]。与传统的水热法相比，具有加热速度快，反应灵敏，受热体系均匀等特点，使其能快速制备出粒径分布窄、形态均一的纳米粒子.因此微波水热法在制备超细粉体方面具有巨大的潜在研究和应用价值。 本研究结合微波法与水热法的优点,采用微波水热法制备铋铕共掺杂氧化钇荧光粉。常见的微波水热法是用多模微波合成系统，本研究采用能实现高压、直接测出反应温度的聚焦单模微波合成系统，制备铋铕共掺杂氧化钇荧光粉，并研究掺杂离子种类和浓度对颗粒形貌和发光性能的影响。

包括水热合成在内的无机合成化学,近期在凝聚态物理领域的某些强关联体系做出了重要的贡献。强关联无机固体的研究孕育着新概念、新理论和新材料。具有特殊光、电、磁性质及催化性能的无机材料合成、制备与组装以及结构与性能之间关系研究的突破,导致新物种和新材料的出现,甚至会带动新的产业革命。新型无机化合物及功能材料的大量开发,主要依赖于新的合成途径、合成技术与相关理论的发展。针对国际上在无机材料的合成与制备研究方面的前沿动态,我们提出并发展了先进材料水热合成路线,深入广泛地探讨不同类型具特殊光、电、磁、催化功能的无机材料的合成与制备技术,系统地研究它们的形成规律和反应机制以及它们的结构、组成、性能及彼此之间的关系。我们应用变化繁多的水热合成技术和技巧,制备出了具有光、电、磁性质的包括萤石、钙钛矿、白钨矿、尖晶石和焦绿石等主要结构类型的复合氧化物。该系列复合氧化物的成功水热合成,替代及弥补了大量无机功能材料需要高温固相反应条件的不足。温和水热合成技术,结合变化繁多的合成方法和技巧,已经获得了几乎所有重要的光、电、磁功能复合氧化物和复合氟化物。如双掺杂二氧化铈固体电解质、巨磁阻材料以及铋系超导材料。复合氟化物以往的合成采用氟化或惰性气氛保护的高温固相合成技术,该技术对反应条件要求苛刻,反应不易控制。而水热合成反应不但是一条反应温和、易控、节能和少污染的新合成路线,而且具有价态稳定化作用与非氧嵌入特征等特点。

北京祥鹄科技发展有限公司XH-800S微波水热平行合成仪；XH-800S微波水热平行合成仪为样品提供了快速，安全，自动化的解决方案，在高压条件下加快样品消解反应的速度，适用于纳米材料、无机材料的合成和高温耐压体系的合成，广泛应用于科研院所、高等院校等单位。

仪器采用连续微波加热，大大延长了仪器的使用寿命和电磁波的均匀性，腔体采用42升大容积奥氏体不锈钢材料特制而成，炉门和腔体结合紧密，微波泄漏符合国家标准。仪器采用温、压双控系统对水热釜的压力和温度进行控制，实时显示。当罐内的压力超过设定的保护值时，微波会自动停止加热。安全防爆膜具有双保险功能，当罐内的压力超过防爆膜所能承受的压力时，防爆膜先行破裂，气体泻出，防止罐体受损和对人体的伤害。

1． 微波功率0～1000W自动连续可调；

2． 速率升温，温度控制范围：0～260℃,测温精度：±0.1℃；控温精度：±1℃

3． 压力控制范围：0～6MPa, 最高耐压10MPa，测压精度： 0.01MPa, 检测频率：150～200个数据/秒；4． 压力监控系统：实时检测反应体系中的压力变化（0～100Bar）,达到设定的压力及时提出警告并自动关闭微波电源；

5． 可逆向360°旋转转盘，使样品在微波的环境中受热均匀；

6． 大容量不锈钢腔体，表面多层特氟龙处理，耐腐蚀，耐高温；

7． 容积为100ml微波消解罐，外罐采用进口PEEK材料，内罐为聚四氟材料；

8． 多选择样品处理，多达8或10个样品同时处理，也可分别处理1-8/10个样品

9． 触摸式控制面板，大屏幕液晶显示，实时显示密闭反应罐温度、压力，并可实时显示温压曲线，可分步设定温压值并可存储16个反应数据组，每个数据组10个反应阶段；

10． 自动保护功能：当控温和控压中某一系统失灵时，仪器会自动切断微波发射，并且报警；

11． 遥控器控制装置，在紧急状态下远距离停止反应；

12． 冷却功能：反应完毕后，微波停止发射，转盘和风扇继续工作15分钟，待罐子冷却后，仪器自动关闭；

13． 炉腔配备大功率排风系统，各种反应可在通风，安全和易于观察的环境下长时间连续进行。炉腔通风采用耐酸蚀，大风量离心式风机，排风量不小于5M3/min；

14． 微波泄漏符合国家标准；2100433B

根据加热温度，水热法可以被分为亚临界水热合成技术和超临界水热合成技术。通常在实验室和工业应用中，水热合成的温度在100-240℃，水热釜内压力也控制在较低的范围内，这是亚临界水热合成技术。而为了制备某些特殊的晶体材料，如人造宝石、彩色石英等，水热釜被加热至1000℃，压力可达0.3 GPa，这是超临界水热合成技术。2100433B

水热与溶剂热合成的一个重要特点是可操作性和可调变性强。随着对此类合成方法的深入研究，开发出的水热与溶剂热合成反应已有多种类型。基于这些反应而发展的水热与溶剂热合成方法与技术具有其他合成方法无法替代的特点，显示出广阔的发展前景。

水热与溶剂热合成与固相合成的差别在于反应机理的差异。固相反应的机理主要以界面扩散为特点，而水热和溶剂热反应主要以液相中化学个体间的反应为特点。显然，不同的反应机理首先可以导致不同结构的生成，此外即使产物结构相同也可能由于生成机理的差异，从而为产物引入不同的形貌与新性能，例如在液相条件下，往往可以生成完美的晶体。

水热溶剂热合成化学具有如下特点：

1、由于在水热与溶剂热条件下反应物反应性能的改变、活性的提高以及对产物生成的影响，水热与溶剂热合成方法有可能代替固相反应等进行难于在一般合成条件下进行的化学反应。也可以根据反应的特点开发出一系列新的合成路线。

2、由于在水热与溶剂热条件下某些特殊的氧化还原中间态、介稳相以及某些特殊物相易于生成，因此能合成与开发出一系列特种价态、特种介稳结构、特种聚集态的新物相与物种。

3、使低熔点、高蒸气压且不能在熔体中生成的物质以及高温条件下容易分解的物相能够在水热与溶剂热的低温条件下晶化生成。

4、水热与溶剂热的低温、等压与液相反应等条件，有利于生长缺陷少的完美晶体，也易于控制产物晶体的粒度与形貌。

5、由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛与相关物料的氧化还原电位．因此有利于某些特定低价态、中间价态与特殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。