舒一盟

摘 要 在無機(jī)非金屬材料制備過程中，最為經(jīng)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(chǎn)生的作用效果存在明顯性的差異。因此在有機(jī)溶劑、微波、氧化物等不同在無機(jī)非金屬材料制備中，可以廣泛應(yīng)用水熱法，并將其優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，以此來提高它的制備效率。本文分析了水熱法當(dāng)前應(yīng)用的現(xiàn)狀，并針對改進(jìn)的水熱法在無機(jī)非金屬材料制備的具體應(yīng)用進(jìn)行探討，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的研究工作者們提供一些幫助。

關(guān)鍵詞 改進(jìn)的水熱法；無機(jī)非金屬材料；現(xiàn)狀；應(yīng)用；分析；探究

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

在無機(jī)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(chǎn)效率，使工藝更加純熟。而水熱法本身就是一種液相反應(yīng)，通過這種化學(xué)反應(yīng)來制作我們所需要的在無機(jī)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(jìn)的水熱法的相關(guān)內(nèi)容，并詳細(xì)闡述了改進(jìn)的水熱法在無機(jī)非金屬材料制備中的應(yīng)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(xiàn)于19世紀(jì)50年代，在那個年代很多的科學(xué)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(fā)現(xiàn)并使用。水熱法具體是指在密閉的高壓反應(yīng)釜中，將那些難以溶解或者不溶解的物質(zhì)放在高溫的環(huán)境下進(jìn)行溶解，并使其進(jìn)行重新結(jié)晶的過程，這種方法也是獲得細(xì)密均勻顆粒的一種有效方法。因?yàn)樵诟邷氐沫h(huán)境下，水會發(fā)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(shù)開始增大，反應(yīng)速度加快。在這樣的結(jié)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(qiáng)。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(wěn)定可靠的密封系統(tǒng)以及防爆裝置。但是也正是因?yàn)樗@樣的特點(diǎn)，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(yán)格的比例進(jìn)行制作，是因?yàn)槿绻壤环脑?，那么就無法有效地控制整個反應(yīng)過程中的階段溫度。同時再加上反應(yīng)釜屬于密閉容器，生產(chǎn)者沒有辦法參與到整個生產(chǎn)加工的過程當(dāng)中來，而這種生產(chǎn)工藝對于溫度、水等條件的要求又比較苛刻，所以在生產(chǎn)高壓釜的過程中必須要在裝置設(shè)計(jì)中將所有需要考慮的設(shè)計(jì)因素考慮

進(jìn)去。

1.3 水熱法在無機(jī)非金屬材料制備中的影響因素

在無機(jī)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(xué)習(xí)過物理化學(xué)中的動力學(xué)，我們就應(yīng)該會知道，溫度和壓力這兩個因素與微粒運(yùn)動生長速度呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系。也就是說當(dāng)填充度不變時，反應(yīng)溫度越高的話，那么晶體生成的速度就越快。同時在反應(yīng)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(jié)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(jìn)行加熱的過程中溫度能夠更加容易進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。因此，水熱處理時間與晶體的生成時間也呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系。當(dāng)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(yè)的研究者研究發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)過程中當(dāng)溶液PH值越高的話，那么其飽和磁化度的強(qiáng)度也就會越大。但是它有一個中間分界值，也就是當(dāng)pH值達(dá)到10.5的時候，飽和磁化度的強(qiáng)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(diào)節(jié)好，只有將其調(diào)節(jié)好，才能夠使之進(jìn)行正確的化學(xué)反應(yīng)。第四個因素是分散劑和加料方式因素。在使用水熱法進(jìn)行水熱的過程中需要添加適當(dāng)?shù)姆稚?，加入它能夠促進(jìn)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(chǎn)出來的晶體更加的細(xì)小和均勻。

2 改進(jìn)的水熱法的內(nèi)容

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水熱技術(shù)也得到了一定的發(fā)展，在此情況下，被改進(jìn)的水熱法開始出現(xiàn)于相關(guān)的領(lǐng)域當(dāng)中，并取得了良好的應(yīng)用效果。

改進(jìn)的水熱法具體包括以下幾方面內(nèi)容，第一，在整個反應(yīng)過程中，液相介質(zhì)與原來相比發(fā)生了較大的不同，改進(jìn)的水熱法可以將不同類型的液相介質(zhì)與水進(jìn)行共同反應(yīng)，加快其反應(yīng)速度。第二，不再應(yīng)用傳統(tǒng)的加熱方式進(jìn)行加熱，而是主要采取微波加熱的方式進(jìn)行加熱，這種微波加熱能夠促進(jìn)反應(yīng)體系中分子的加熱狀態(tài)。第三，實(shí)現(xiàn)了共通性，可以將不同的水熱法共同進(jìn)行使用，拓寬了其應(yīng)用范圍。同時也表明了水熱法在實(shí)際應(yīng)用過程中的良好效果。第四，改進(jìn)后的水熱法的出現(xiàn)改變了原來的水熱法在常溫狀態(tài)下無法進(jìn)行液相反應(yīng)的問題，提高了晶體產(chǎn)生的速度。同時改進(jìn)的水熱法其反應(yīng)時間與傳統(tǒng)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(jìn)的水熱法在無機(jī)非金屬材料制備中的具體應(yīng)用

3.1 溶膠-凝膠水熱法

在無機(jī)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?yàn)槠浞€(wěn)定性比較強(qiáng)、安全性能比較好高，它能夠有效保證最后產(chǎn)出的產(chǎn)物質(zhì)量更加可靠，顆粒更加均勻無雜質(zhì)。當(dāng)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(chǎn)條件的范圍內(nèi)，然后利用水熱法將產(chǎn)物生產(chǎn)出來。而通過這種方法所得到的產(chǎn)物，既能夠讓產(chǎn)物的制備更加高效，還能夠使生產(chǎn)產(chǎn)品得到提高。所以通過溶膠-凝膠水熱法來進(jìn)行無機(jī)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?yàn)樵诜磻?yīng)過程中難以控制凝膠與水進(jìn)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(jī)非金屬材料制備的過程中，將材料進(jìn)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(chǎn)效率。在微波水熱法中，它改變了傳統(tǒng)的加熱方式，所應(yīng)用的熱量是來源于電磁場中相關(guān)介質(zhì)損耗而產(chǎn)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(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化無機(jī)非金屬材料的制備目標(biāo)。并且微波水熱法的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，如實(shí)用性比較強(qiáng)、應(yīng)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(nèi)就可以獲得生產(chǎn)物。水熱沉淀法是指在水熱進(jìn)行的過程中，通過對沉淀原理的應(yīng)用，獲得一定的數(shù)量的沉淀劑，然后再將其中的金屬氧化物進(jìn)行提取，以此來獲得產(chǎn)物的

過程。

4 結(jié)論

綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)在我國在無機(jī)非金屬材料制備中，改進(jìn)后的水熱法具有良好的發(fā)展前景。這是因?yàn)楦倪M(jìn)后的水熱法加速了生產(chǎn)效率，改良了生產(chǎn)工藝，并且在生產(chǎn)過程中取得了良好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]吳健松，肖應(yīng)凱，梁海群.改進(jìn)的水熱法在無機(jī)非金屬材料制備中的應(yīng)用[J].化學(xué)通報，2012（4）：306-311.

[2]呂彥萍.改進(jìn)的水熱法在無機(jī)非金屬材料制備中的應(yīng)用[J].室內(nèi)設(shè)計(jì)與裝修，2016（5）：220.

[3]江嬋.水熱法在無機(jī)非金屬粉體材料制備中的應(yīng)用[J].河南科技，2014（10）：65.