水熱法的原理

1、1_2衛(wèi)水巍法的原理水曲法的隘理是：水照法制備粉體的化學(xué)反應(yīng)過程是在流體參與的高壓容器 中進(jìn)行的，高溫時.密封容器中有一定填充度的溶媒膨脹，充滿魅個容器.從而 產(chǎn)生很高的壓.力.為使反應(yīng)較快和較充分的進(jìn)行，通常還需要在高壓釜中加入各 種礦化劑，水熱法一般以氧化物或氧氧化物(新配制的凝膠)作為前驅(qū)物，它們在 加熱過程中溶解度隨溫度的升高而增加,最終導(dǎo)致溶液過飽和并逐步形成更穩(wěn)定 的氧化物新相反應(yīng)過程的驅(qū)動力是最后可溶的前驅(qū)物或中間產(chǎn)物與穩(wěn)定氧化物 之間的溶解度差，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型的不同.水熱法制備粉體有如下凡種方法*水熱氧化：利用高溫高壓水、水溶液等溶劑與金屬或合金可直接反應(yīng)生 成新的化合物.水

2、熱沉淀：某些化合物在通常條件下無法或很難生成沉淀，而在水熱條 件下易反應(yīng)生成新的化合物沉淀。水熱合成：允許在很寬的范圍內(nèi)改變參數(shù)，使兩種或兩種以上的化合物 起反應(yīng)，合成新的化合物。水熱還原；金獻(xiàn)類化合物、實(shí)甄化物、碳酸鹽或復(fù)式鹽用水調(diào)架，只 需少呈或無需試削，控制適當(dāng)溫度利氧分壓等條件，即可制得超細(xì)金屬微粉5)水熱分解*某些化合物在水熱條件下分解成新的化合物.進(jìn)行分離而得 單一化合物。(6)水熱結(jié)晶，以非晶態(tài)筑氧化物.氧化物或水凝膠為前驅(qū)物，在水熱條件 下結(jié)晶成新的機(jī)化物晶粒，1.23水熱法的特征由于在高一溫高摩的水熱條件下，水處于超臨界狀態(tài)，物質(zhì)在水中的物性與化 學(xué)反應(yīng)性能均起了很大的變化，

3、因此水熱化學(xué)反應(yīng)大異于常態(tài)，在高溫、高壓下, 水熱反應(yīng)有三個特征；第一是使復(fù)雜離子間的反應(yīng)加速；第二是使水解反應(yīng)加劇t 第三是使氧化-還原勢發(fā)生變化I冏因而此時避溶或溶解度小的前驅(qū)反應(yīng)物在水 熱條件下能徊到充分溶解，形成具有一定過飽和度的溶液.而后進(jìn)行反應(yīng)，形成原子或分子生長基元，經(jīng)過成核和晶體生長而生成晶粒。水熱合成的粉體，其晶 粒發(fā)展完整、粒度分布均勻、顆粒之間少團(tuán)聚，顆粒度可控制I佝。水熱法合成粉體的方法與其他方法：共沉淀法及氧化物固相反應(yīng)法的比較如表1.1所示：表1.1不同方法合成粉體的比較15)合成方法固相反應(yīng)法共沉淀法水熱法合成成本低中等中等中等發(fā)展?fàn)顩r商業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用商業(yè)應(yīng)用組分

4、可控性差好好很好晶相可控性差中等好粉體的活性差好好純度()99.599.5燃燒過程需要需要不需要研磨過程需要需要不需要按水熱合成的溫度高低可以分為：低溫水熱合成法、中溫水熱合成法和高溫 水熱合成法，其溫度范圍分別介于W373K, 373K573K,和N573K網(wǎng)。目前一 股在低于523K下的水熱合成得到比較廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)樵谶@個溫度下，可 以不使用貴金屬內(nèi)襯，取而代之的是聚四氟乙烯內(nèi)襯，而且在523K下，水熱合 成的壓力相對較低，使密封變得更加容易，這都能降低合成成本，因而應(yīng)用廣泛。 13本論文研究的目的及擬要解決的關(guān)鍵問題目前盡管制備氧化亞銅的方法比較多，但很少得到粒徑均一，性能穩(wěn)定的氧

5、 化亞銅，同時很多制備方法比較繁瑣復(fù)雜。我們的目的是要用簡單的方法制備出 粒徑較小，且形貌均一的氧化亞銅粉體，探討氧化亞銅的制備條件及工藝，以便 于工業(yè)化生產(chǎn)。產(chǎn)生氧化亞銅色相不穩(wěn)定、耐氧化能力差的主要原因之一，就是利用普通 化學(xué)還原方法得到的氧化亞銅產(chǎn)物中，氧化亞銅的晶體發(fā)育不完整，存在一定 的氧空位，氧空位是氧化亞銅的發(fā)色芯，由于-氧空位的不同，引起產(chǎn)物顏色不 同。而水熱合成方法本身特別適合于制備結(jié)晶完整、粒子粒徑較小的粉末產(chǎn)物 158】，產(chǎn)物的粒子粒徑分布范圍也比較狹窄。因此，本研究擬采用水熱法合成氧化亞銅，期望利用相對的高溫高壓條件, 改善氧化亞銅的結(jié)品程度和晶體發(fā)育的完整性，因此提高

6、產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性和常 溫色相穩(wěn)定性。同時研究氧化亞銅的氧化動力學(xué)行為，為氧化亞銅的進(jìn)一步應(yīng) 用奠定基礎(chǔ)。在常壓下制備氧化亞銅的過程中溶液的pH值對產(chǎn)品的純度影響很大，現(xiàn) 在的文獻(xiàn)的中用NaOH或Na2CO3來調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的pH值，我們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) 城液的加入會導(dǎo)致局部的溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成Cu(OH)2,受熱產(chǎn)生CuO,使 得到的產(chǎn)品不純。我們考慮在溶液中加入緩沖溶液，調(diào)解溶液的pH值。通過 多次的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溶液的當(dāng)溶液的的pH值為4.0時候，反應(yīng)的中間產(chǎn)物Cu2SO3 不能完全水解，當(dāng)反應(yīng)溶液的pH值為6.0的時候產(chǎn)物中Ca,SO4(OH)6和 Cu4SO4(OH)6 H2O等雜質(zhì)生成。合適的pH值為5.0左右，所以選用HAc-NaAc 緩沖體系。在常壓下制備氧化亞銅的過程中會有SO2的產(chǎn)生，SO2可以導(dǎo)致大 氣污染，是形成酸雨的主要成分，我們用敏液來回收SO2體。而在水熱法制 備氧化亞銅的過程中生成的SO2不能被吸收，又溶解在溶液中導(dǎo)致溶液的酸度 增大，溶液的酸度增大會使生成的氧化亞銅又溶解了。因此用到的緩沖溶液的 量要比常壓下用到的