改進的水熱法在無機非金屬材料制備中的應用初探

舒一盟

摘 要 在無機非金屬材料制備過程中，最為經常使用的方法之一就是水熱法，而水熱法包含的種類又比較豐富，不同的水熱法與不同的溶劑相融合，所產生的作用效果存在明顯性的差異。因此在有機溶劑、微波、氧化物等不同在無機非金屬材料制備中，可以廣泛應用水熱法，并將其優勢充分發揮出來，以此來提高它的制備效率。本文分析了水熱法當前應用的現狀，并針對改進的水熱法在無機非金屬材料制備的具體應用進行探討，希望能夠為相關的研究工作者們提供一些幫助。

關鍵詞 改進的水熱法；無機非金屬材料；現狀；應用；分析；探究

中圖分類號 TB3 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）14-0076-02

在無機非金屬材料制備過程中，通過水熱法的高效利用能夠提高生產效率，使工藝更加純熟。而水熱法本身就是一種液相反應，通過這種化學反應來制作我們所需要的在無機非金屬材料制備，毫無疑問能夠取得事半功倍的效果。本文闡述了改進的水熱法的相關內容，并詳細闡述了改進的水熱法在無機非金屬材料制備中的應用策略。

1 概述

1.1 水熱法概念及原理

水熱法這一詞匯最早出現于19世紀50年代，在那個年代很多的科學研究者們都致力于研究新型的非金屬材料，在研究的過程中這一方法被發現并使用。水熱法具體是指在密閉的高壓反應釜中，將那些難以溶解或者不溶解的物質放在高溫的環境下進行溶解，并使其進行重新結晶的過程，這種方法也是獲得細密均勻顆粒的一種有效方法。因為在高溫的環境下，水會發生一定程度的改變，如密度減小、離子積增加，并且同時水的電離常數開始增大，反應速度加快。在這樣的結晶過程中就能夠減少很多晶粒的缺陷。

1.2 水熱法的使用裝置

我們使用水熱法最常使用的裝置就是高壓釜，這種裝置承受高溫高壓的能力非常強。幾乎可以承受11 000℃的高溫和109Pa的高壓，并且它還具有非常穩定可靠的密封系統以及防爆裝置。但是也正是因為它這樣的特點，它還有另外一種稱呼“炸彈”。因此，高壓釜的制作要求非常高，其直徑與高度必須按照1：16的比例來制作。之所以按照如此嚴格的比例進行制作，是因為如果比例不符的話，那么就無法有效地控制整個反應過程中的階段溫度。同時再加上反應釜屬于密閉容器，生產者沒有辦法參與到整個生產加工的過程當中來，而這種生產工藝對于溫度、水等條件的要求又比較苛刻，所以在生產高壓釜的過程中必須要在裝置設計中將所有需要考慮的設計因素考慮

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1.3 水熱法在無機非金屬材料制備中的影響因素

在無機非金屬材料制備過程中，水熱法的影響因素具體包括以下幾個。第一個因素為溫度和壓力因素。學習過物理化學中的動力學，我們就應該會知道，溫度和壓力這兩個因素與微粒運動生長速度呈現出正比例的關系。也就是說當填充度不變時，反應溫度越高的話，那么晶體生成的速度就越快。同時在反應溫度相同的情況下，填充度越高的話，晶體成長的速度也就越快。但是如果溫度過高的話，壓力就會更大，這樣在結晶的過程中，就容易造成晶粒缺陷。第二個因素是處理時間因素。在一定程度上來講，水熱處理時間幾乎就是溶液加熱的時間，而水熱與普通的加熱過程又有所不同，通過水熱進行加熱的過程中溫度能夠更加容易進行適當的控制。因此，水熱處理時間與晶體的生成時間也呈現出正比例的關系。當水熱的時間愈長，其晶粒也就愈完整，愈好。第三個因素是溶液pH的因素。通過專業的研究者研究發現，在反應過程中當溶液PH值越高的話，那么其飽和磁化度的強度也就會越大。但是它有一個中間分界值，也就是當pH值達到10.5的時候，飽和磁化度的強度就會開始下降。因此，在使用水熱法的時候，必須要將溶液的pH值調節好，只有將其調節好，才能夠使之進行正確的化學反應。第四個因素是分散劑和加料方式因素。在使用水熱法進行水熱的過程中需要添加適當的分散劑，加入它能夠促進粉末的晶化過程，并且還能夠減少各個顆粒之間彼此的吸附力，能夠讓生產出來的晶體更加的細小和均勻。

2 改進的水熱法的內容

隨著科學技術的進步，水熱技術也得到了一定的發展，在此情況下，被改進的水熱法開始出現于相關的領域當中，并取得了良好的應用效果。

改進的水熱法具體包括以下幾方面內容，第一，在整個反應過程中，液相介質與原來相比發生了較大的不同，改進的水熱法可以將不同類型的液相介質與水進行共同反應，加快其反應速度。第二，不再應用傳統的加熱方式進行加熱，而是主要采取微波加熱的方式進行加熱，這種微波加熱能夠促進反應體系中分子的加熱狀態。第三，實現了共通性，可以將不同的水熱法共同進行使用，拓寬了其應用范圍。同時也表明了水熱法在實際應用過程中的良好效果。第四，改進后的水熱法的出現改變了原來的水熱法在常溫狀態下無法進行液相反應的問題，提高了晶體產生的速度。同時改進的水熱法其反應時間與傳統的相比更短，能源利用率更好，對于速度的條件要求更低等等。

3 改進的水熱法在無機非金屬材料制備中的具體應用

3.1 溶膠-凝膠水熱法

在無機非金屬材料制備的過程中，我們之所以最先選擇溶膠-凝膠水熱法，是因為其穩定性比較強、安全性能比較好高，它能夠有效保證最后產出的產物質量更加可靠，顆粒更加均勻無雜質。當然我們在使用溶膠、凝膠水熱法的過程中，其第一要求就是必須要先制備出合格的溶膠、凝膠，這就需要在制備的過程中將溫度控制在符合生產條件的范圍內，然后利用水熱法將產物生產出來。而通過這種方法所得到的產物，既能夠讓產物的制備更加高效，還能夠使生產產品得到提高。所以通過溶膠-凝膠水熱法來進行無機非金屬材料的制備，其粉體更加均勻，并且整個工藝過程都更加簡單、容易操作。但是這種方法最大的缺陷就是并不適合大范圍的使用，其主要原因是因為在反應過程中難以控制凝膠與水進行接觸，而這二者一旦接觸的話，就會影響到水熱的處理效果。

3.2 微波水熱法

除了溶膠-凝膠水熱法之外，還有一種常用的水熱法就是微波水熱法，這種方法是在無機非金屬材料制備的過程中，將材料進行均勻加熱，不僅能夠較少溫度梯度的不良影響，還能夠提高其生產效率。在微波水熱法中，它改變了傳統的加熱方式，所應用的熱量是來源于電磁場中相關介質損耗而產生的熱量，這種有效利用，極大地提高了其利用率，甚至可以說它實現了現代化無機非金屬材料的制備目標。并且微波水熱法的優點十分明顯，如實用性比較強、應用范圍比較廣、操作方法簡單、制備效率快等等。

3.3 水熱沉淀法

相比于以上兩種水熱法而言，水熱沉淀法的操作更為簡單，工作流程更為簡化，在很短的時間內就可以獲得生產物。水熱沉淀法是指在水熱進行的過程中，通過對沉淀原理的應用，獲得一定的數量的沉淀劑，然后再將其中的金屬氧化物進行提取，以此來獲得產物的

過程。

4 結論

綜上所述，我們不難發現在我國在無機非金屬材料制備中，改進后的水熱法具有良好的發展前景。這是因為改進后的水熱法加速了生產效率，改良了生產工藝，并且在生產過程中取得了良好的應用效果。

參考文獻

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