改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用研究

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　　摘  要：改进水热法是改良原有水热法中技术联用、加热方式、反应介质的一个过程，基于此，文章将从当前水热法的概况出发，分析制作无机非金属材料过程中改进水热法的运用，探究改进水热法在未来的发展方向，希望为相关人员提供一些帮助和建议，更好地制作无机非金属材料，发挥改进水热法的重要作用。
　　关键词：材料制备;无机非金属;水热法
　　中图分类号：TB321        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）09-0178-02
　　Abstract： Improving hydrothermal method is a process of improving the combination of technology， heating mode and reaction medium in the original hydrothermal method. Based on this， this paper will analyze the application of improved hydrothermal method in the process of making inorganic non-metallic materials from the general situation of hydrothermal method at present. To explore the development direction of improved hydrothermal method in the future， hoping to provide some help and suggestions for relevant personnel， better production of inorganic non-metallic materials， play an important role in improving hydrothermal method.
　　Keywords： material preparation; inorganic nonmetal; hydrothermal method
　　引言
　　所谓水热法，指的是以压力密闭容器为载体、以水为容器，将晶体溶解并再次结晶来制作无机非金属材料的一种方法，和其它类型的制备方法相比较，通过水热法生成的晶体具有很轻的颗粒团聚、均匀的分布、较小的力度、完整的颗粒发育，能够使用相对便宜的原材料，可以获得理想的晶形与化学计量物，特别是水热法可以防止制作材料时出现的杂质、缺陷、晶粒过大等问题。近年来，相关学者开始对水热法进行改进。因此，研究改进水热法的运用具有一定现实意义。
　　1 当前水热法的概况
　　 从十九世纪中叶便出现了水热法的概念，当时非金属材料是科学家们研究的一个重要领域，因此水热法一经提出便广泛用于材料制备中。水热法能够使不溶解、很难溶解的一些物质在高压反应釜的高温条件下产生溶解，然后让物质重新结晶。当处于高温条件时，水将出现增加离子积、减小密度等多种变化，其电离常数也会不断增大，这使得晶粒的多种缺陷得以弥补。水热法用到的主要设备为高压釜，该装置具有较强的高压、高温承受力，能够承受住109帕高压与11000摄氏度高温，而且其防爆装置与密封系统也十分可靠、稳定。高压釜在制作时应根据1比16的比例来进行，这样能够通过合理的比例对反应中各阶段的温度进行充分控制，使制作无机非金属材料的过程顺利完成。
　　2 制作无机非金属材料过程中改进水热法的运用
　　2.1 影响水熱法制作无机非金属材料的主要因素及改进内容
　　（1）影响因素
　　 制作无机非金属材料时，采用水热法会受多种因素的影响，具体表现在四个方面。
　　首先，水热法会受压力因素与温度因素的影响。根据动力学的基本原理，压力、温度和微粒的生长速度、运动速度间存在正相关的关系，即填充度一定时，若增加反应速度，则生成晶体的速度便会加快[1]。并且反应温度一定时，若增加填充度，则晶体就会加快其成长速度。而温度如果太高，压力便会越来越大，使得结晶过程中出现晶粒缺陷。
　　 其次，水热法会受处理时间的影响。一般来说，溶液加热时间基本上等同于水热处理时间，但是普通加热和水热二者过程存在一定的差异，使用水热法加热时，工作人员可以更加便捷地对其进行控制，从这里我们可以看出，生成晶体时间和水热处理时间也具有正相关的关系。经过越长时间的水热，生成出的晶粒会越好、越完整。
　　 再次，水热法会受溶液pH值的影响。相关学者经过一系列研究发现，如果溶液pH值在反应过程中越高，则磁化饱和度强度也会变得更大，不过其存在中间的分界值，在pH值为10.5时，就会不断降低磁化饱和度当前强度。从这个角度来看，工作人员在采用水热法的过程中，应充分、合理地调节溶液当前pH值，只有这样，才可以让水热法的化学反应处于正常状态。
　　 最后，水热法会受加料方法与分散剂的影响。水热法的整个水热过程中，需要将一定量分散剂加入其中，发挥对粉末晶化流程的促进作用，使不同颗粒间相互吸附力大大减少，并增加产出的晶体均匀、细小的程度。
　　（2）改进内容
　　伴随科学技术快速发展，水热法也在不断升级、更新与改良，以此为背景，改进水热法得到了部分领域的大量应用，获得了业界的一致肯定与认同。整体来看，改进水热法内容如下。首先，改进水热法反应过程中，比起原有的液相介质，当前液相介质发生了较大改变，改进水热法能够支持多种液相介质和水反映，使反应的整体速度大大加快。其次，改进水热法在加热时不会采用原有加热方法，主要以微波加热法来实现加热，通过微波的加热，可以对整个反应体系的加热分子状态起到促进作用。再次，改进水热法具有较强共通性，工作人员可以在同一时间使用多种类型的水热法，让它的使用范围的得以拓展。在长期应用实践也表现出显著的效果[2]。最后，原有水热法不能在常温时作出液相反应，采用改进水热法能够使这一问题得到有效解决，并加快生成晶体的速度。与此同时，比起原有水热法，改进水热法具有更低的条件要求、更好的利用率、更短的反应时间等多种优点。 　　2.2 改进水热法的具体应用
　　 目前，微波水热法、凝胶溶胶水热法、水热沉淀法等多种改进水热法都在制作无机非金属材料中得到了人们的应用。
　　 （1）微波水热法
　　 微波水热法是多种改进水热法其中之一。工作人员在运用该方法制作无机非金属材料时，能够均匀地加热材料，使其受到温度与压力等负面因素影响的程度降低，有效提高无机非金属材料产出率[3]。与此同时，微波水热法使原有加热方法产生了较大的改变，该方法的热量主要通过损耗相关电磁场介质而产生。从这里我们不难发现，微波水热法对热量的充分利用使制备无机非金属材料的整体效率全面提升，逐渐变成现阶段制作无机非金属材料的主要目标。另外，微波水热法具有制作效率高、方便工作人员操作、适用范围广泛、实用性强等诸多特点。
　　 （2）凝胶溶胶水热法
　　 制作无机非金属材料时，凝胶溶胶水热法是工作人员使用较多的一个方法。凝胶溶胶水热法具有较高的安全性能与较强的稳定性能，可以充分确保产出质量的可靠性，让颗粒中没有杂质并且分布得十分均匀。工作人员在对该方法进行使用時，首先应进行合格凝胶与溶胶的制作，制作过程中应确保温度符合有关规定，并处于一定范围中，然后借助水热法来进行生产。这样一来，不但可以高效制作无机非金属材料，还能增强无机非金属材料整体质量。从这里我们能够发现，将凝胶溶胶水热法应用于制作无机非金属材料，可以增加粉体的均匀性，简化工艺流程，让工作人员操作更加方便。但是，该方法还有许多不足之处，需要进一步优化。
　　 （3）水热沉淀法
　　 除了上述的两种改进水热法外，还有一种近年来新型的水热法，那就是水热沉淀法，该方法和其他两种改进水热法相比，具有更短的生产时间、更简单的工作流程、更便捷的操作方法，使得无机非金属材料得以快速、有效地制作。所谓水热沉淀法，指的是水热整个过程中，借助相关沉淀原理，使用特定量沉淀剂，随后提取出包含的金属氧化物，从而实现制作无机非金属材料的过程。
　　3 改进水热法在未来的发展方向
　　 在未来，水热法在更低的合成压力与更低的合成温度上的探索依旧是一个主要研究方向，并且水热法和其他类型技术的有机结合也是一个热门发展方向，能够使水热法实现一定程度的革新与改进。例如，我国某个知名学者经过研究发现，水热法和超重力之间可能存在良好的配合效果，通过一系列理论分析，表明了二者结合的可行性，然后进行了具体实验，在实验中，该学者充分结合了水热法和超重力，制作出了一种绿色阻燃氢氧化铝的纳米材料，得到了业界的肯定和认同。从这个案例中我们能够看出，有机化学和无机化学存在相辅相成、依存促进的关系，化学科学和工程技术之间也有密不可分的内在联系，因此，多学科的综合技术交叉运用有利于改进水热法的发展。
　　 在中国，改进水热法能够充分用于制作钛盐、镁盐、陶瓷等非金属的材料和银、钴、铜、金、镍等金属材料，部分材料制备逐渐步入扩大生产时期，从事无机非金属的改进水热法制备企业也在不断增多，不过我国和西方发达国家相比较依然有很大差距存在，仍有多种问题需要解决。例如，国内某学者进行了制作无机非金属材料的相关实验，在实验中，该学者发现在锌铝水滑石规整程度相同时，改进水热法和原有水热法相比会降低45摄氏度左右的温度，该问题对科学、高效地制作无机非金属材料产生了一定负面影响。改进水热法的应用，一方面需要高压和高温，阻碍材料的扩大化生长，另一方面难以对晶体具体生长过程进行动态、实时地分析与观察，使得相关人员研究晶体生长的动态过程较为困难。因此，应积极将多学科交叉的全新技术引入到改进水热法中，持续地优化、完善和改进传统水热法，使其得到更好地应用。
　　4 结束语
　　总而言之，研究制作无机非金属材料过程中改进水热法的运用具有十分重要的意义。相关人员应对当前水热法概况有一个全面的了解，掌握影响水热法制作无机非金属材料的主要因素，将原有水热法科学、合理地改进成微波水热法、凝胶溶胶水热法、水热沉淀法等，使改进水热法能够更加全面、深入、有效地运用到无机非金属材料的制作，不断推动水热法朝着更好的方向发展。
　　参考文献：
　　[1]王娟，罗旋.改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用[J].山东工业技术，2018（11）：50.
　　[2]叶鹏，骆付丽，刘安平，等.缓释左氧氟沙星三维丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合骨组织工程支架材料的制备与表征[J].中国组织工程研究，2019，23（14）：2147-2155.
　　[3]张丽媛，王立恒，王丽莉，等.基于巯基-炔基点击化学的苯硼酸功能化材料的制备及其在糖蛋白/糖肽选择性富集中的应用研究[J].分析化学，2019，47（01）：155-162.
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