改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用

王娟 罗旋

摘 要：水热法在无机非金属材料的制备过程中有着十分广泛的应用，由于种类繁多，在实际应用中，对于不同溶剂的作用也是不同的，在无机非金属材料制备中，将改进的水热法所蕴含的优势充分的体现出来，能有效提升材料制备的效率。在目前相关领域发展状况来看，改进的热水法在无机非金属材料制备中的应用取得良好效果。本文主要分举例析了改进的热水法在无机非金属材料制备中的应用。

关键词：改进的热水法；无机非金属材料；应用；问题

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.043

在密封的压力容器中，以粉体经溶解和再结晶、水作为溶剂制备材料的方法称之为水热法。通过水热法制备需要高温煅烧处理的物质，如陶瓷粉体毋，避免了晶粒在煅烧过程中长大、形成缺陷和引入杂质，因此所制得的粉体具有较高的烧结活性，将一定形式的前驱物放置在高压釜水溶液中，在高温、高压条件下进行水热反应，再经分离、洗涤、干燥等后处理的制粉方法。高效率低成本获取优质无机材料的水热技术，仍然是当今学者研究的重点对象[1]。改进的水热法在反应介质、加热方式等方面进行改良，取得了新的突破，不仅能够合成新的物相，而且还可以降低水热法的温度和压力。本文举例说明了改进的热水法在无机非金属材料制备中的应用，同时也说明了其发展前景和面临的主要问题。

1 改进的水热法相关概述

最初，水热法主要是合成水晶。水热法已被广泛地用于材料制备、化学反应和处理，并成为十分活跃的研究领域。水热技术在合成晶体方面，知名度越来越高，基于社会不断发展的需要，改进的热水法在更多领域内都得到了有效的利用，提高了利用效率[2]。将其定义概括为：水热过程是指在高温、高压下在水、水溶液或蒸汽等流体中所进行的有关化学反应的总称。改进水热法的产生主要有以下几个方面：（1）主要采用微波加热，逐渐淘汰了传统的加热方式。（2）不同水热法能够一起使用，一起反应，扩大了应用范围，提高了反应效率。相比改进之前的水热法，其节省了反应时间、降低了能源的消耗、对于温度没有过高的要求、反应速度也大大增加。相对于其他粉体制备方法，水热法制得的粉体有很多优点：晶粒发育完整、粒度小且分布均匀、颗粒团聚较轻、易得到合适的化学计量物和晶形等[3]。

2 改进的热水法在无机非金属材料制备中的应用

首先是微波水热法：在研制无机非金属材料的时候采用微波水热法，确保了水分粒子产生作用力，使其迁移或旋转而产生的偶极转向极化，使温度不断增加，进而发生化学反应[4]。微波加热法实现了分子水平上的搅拌，使加热更加均匀、物质升温迅速，更好的提高能源利用率。例如：纳米沸石的合成通常以水热法为主，此外尚有模板法、气固相法和微波加热法等不同方法合成的范例[5]。结果表明，微波水热法使单壁碳纳米管具有更好的分散性和稳定性。以乙酸锌和六次甲基四胺（HMT）为前驱体制成水溶液（n（乙酸 锌）∶n（HMT）=1∶5），将纸质文物浸泡后放入微波炉低火加热.通过对处理前后纸样的外观、抗张强度等性能检测，发现外观更加优美，规整性好，抗张强度更强；采用微波水热法制备了优质碱式硫酸镁晶须，结果发现，采用变频微波加热的方法，使获得的优质碱式硫酸镁晶须晶形好、分散性好，晶体表面光滑。

其次是水热沉淀法：随着水热过程时间的推移，应用沉淀原理获取沉淀剂，并且将该过程中产生的金属氧化物加以提取。例如：在研制化合物ZrO2 的时候，在反应过程中加入适量的尿素，可以使反应体系速率得到提升，保证了最终产物的纯度[6]。尿素随着反应过程中温度的不断升高，被分解为氨气和二氧化碳等物质，氨气可以调节PH值，二氧化碳作为缓冲剂的构成部分对于碱溶液中不易溶解的沉淀物起到稳定作用，由此产生了优质的粉体：颗粒大小均匀，在实际生产中得到良好利用。

3 改进的热水法的发展前景和存在问题

现阶段，非金属无机材料的应用已经渗透到人类生产中的各个方面，早期，国外一些先进学者对水热法制备非金属无机材料有所研究，我国虽然对于水热法制定无机材料的相关研究起步较晚，与发到国家有所差距，但研究前景依然广阔。另外，虽然水热法在非金属无机材料制备中占据重要地位，但是仍然存在较多问题：一方面，水热法一般只能制备氧化物粉体，关于晶核形成过程缺乏科学的研究，对于晶体生长过程影响因素的控制等很多方面缺乏经验；另一方面，水热法需要高温高压步骤，使其对生产设备的依赖性比较强，这也影响和阻碍了水热法的发展。

综上所述，改进的水热技术成本低、效率高、能耗少，并且突破了无机材料传统水热技术的研制模式，有很大的创新，实用性更好。在研制上，要不断采用新的工艺和技术，尽可能完善该项技术自身存在的缺陷，使改进的热水法在无机非金属材料制备中的应用更加广泛。

参考文献：

[1]吕彦萍.改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用[J].室内设计与装修，2016，32（05）：66-68.

[2]舒一盟.改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用初探[J].科学家，2017，68（14）：76-77.

[3]喻本明.改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用研究[J].商情，2016，58（34）：89-92.

[4]梁晓夏，李凤月，邢文文等.水热法制备陶瓷粉体的研究现状及进展[J].山东陶瓷，2016，39（04）：16-20.

[5]李月英，郭偉华，郝洪顺等.TiO2/SrTiO3核壳结构光阳极制备及其光电化学性能[J].材料工程，2016，44（03）：60-65.

[6]杨术莉，邱琳琳，杜平凡.水热法制备TiO2致密层及其在钙钛矿太阳电池中的应用[J].浙江理工大学学报，2017，37（04）：475-479.

作者简介：王娟（1983-），女，福建人，本科，助教，研究方向：无机非金属材料。