гидротермальный синтез

гидротермальный синтез
Термин
гидротермальный синтез
Термин на английском
hydrothermal synthesis
Синонимы
Аббревиатуры
Связанные термины
"мокрая" химия, морфология наноструктур, "мягкая" химия, нановискер, нанопорошок, наночастица, цеолит, наностержень
Определение
метод получения различных химических соединений и материалов с использованием физико-химических процессов в закрытых системах, протекающих в водных растворах при температурах свыше 100 оС и давлениях выше 1 атм
Описание

Метод основан на способности воды и водных растворов растворять при высоких температуре (до 500 оС) и давлении (10-80 МПа, иногда до 300 МПа) вещества, практически нерастворимые в обычных условиях - некоторые оксиды, силикаты, сульфиды. Основными параметрами гидротермального синтеза, определяющими как кинетику протекающих процессов, так и свойства образующихся продуктов, являются начальное значение рН среды, продолжительность и температура синтеза, величина давления в системе. Синтез осуществляется в автоклавах, представляющих собой герметичные стальные цилиндры, способные выдерживать высокие температуры и давление в течение длительного времени.

Для получения нанопорошков обычно используются либо реакции высокотемпературного гидролиза различных соединений непосредственно в автоклаве, либо гидротермальная обработка продуктов реакций при комнатной температуре - при этом используется резкое увеличение скорости кристаллизации многих аморфных фаз в гидротермальных условиях. В первом случае в автоклав загружается водный раствор солей-прекурсоров, во втором - суспензия продуктов реакции в растворе, проведенной при обычных условиях. Необходимость в использовании специальной оснастки и градиента температуры при этом обычно отсутствует.

Преимуществами метода гидротермального синтеза являются возможность синтеза кристаллов веществ, нестабильных вблизи температуры плавления, возможность синтеза крупных кристаллов высокого качества. В качестве недостатков стоит отметить дороговизну оборудования и невозможность наблюдения за кристаллами в процессе роста.

Проведение гидротермального синтеза возможно как при температуре и давлении ниже критической точки для данного растворителя, выше которой исчезают различия между жидкостью и паром, так и в сверхкритических условиях. Растворимость многих оксидов в гидротермальных растворах солей значительно выше, чем в чистой воде; соответствующие соли получили название минерализаторов. Существует также родственная гидротермальному группа сольвотермальных методов синтеза, основанная на использовании органических растворителей и сверхкритического СО2. 

Существенному расширению возможностей гидротермального метода способствует применение дополнительных внешних воздействий на реакционную среду в процессе синтеза. В настоящее время подобный подход реализован в гидротермально-микроволновом, гидротермально-ультразвуковом, гидротермально-электрохимическом и гидротермально-механохимическом методах синтеза. 

Одним из наиболее известных наноматериалов, производимых гидротермальным методом, являются синтетические цеолиты. Необходимым условием их получения является присутствие в растворе некоторых поверхностно-активных веществ (ПАВ), активно влияющих на морфологическую эволюцию оксидных соединений в гидротермальных растворах. Выбор условий синтеза и типа ПАВ позволяет целенаправленно получать пористые наноматериалы с заданным размером пор, регулируемым в достаточно широких пределах.

Авторы
  • Чурагулов Булат Рахметович, д.х.н.
  • Зайцев Дмитрий Дмитриевич, к.х.н.
  • Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.
Ссылки
  1. Гидротермальные процессы / Химическая энциклопедия. Т. 1 в 5 т. - М.: Советская энциклопедия, 1988 - С. 567
  2. Hydrothermal synthesis / Wikipedia, the Free Encyclopedia URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrothermal_synthesis (дата обращения 29.11.2009)
  3. Komarneni S., Li Q., Stefansson K.M., Roy R. Microwave-Hydrothermal Processing for Synthesis of Electroceramic Powders // J. Mater. Res. - № 8(12), 1993 - P. 3176-3183
  4. Meskin P.E., Ivanov V.K., Baranchikov A.E., Churagulov B.R., Tretyakov Yu.D. Ultrasonically-assisted hydrothermal synthesis of nanocrystalline ZrO2, TiO2, NiFe2O4 and Ni0.5Zn0.5Fe2O4 powders // Ultrasonics-Sonochemistry - №13, 2006 - P.47-53
Иллюстрации
Нанокристаллический TiO2, полученный гидротермальным способом.

Нанокристаллический TiO2, полученный гидротермальным способом.

Теги
Разделы
Методы формирования наноматериалов

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано. 2010.

Игры ⚽ Нужен реферат?

Полезное


Смотреть что такое "гидротермальный синтез" в других словарях:

  • ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ — получение кристаллов неорганических веществ (напр., SiO2, фосфатов) в условиях, моделирующих процессы образования минералов в земных недрах. Основан на способности воды и водных растворов при высоких температурах (до 500 .С) и давлении (обычно 10 …   Большой Энциклопедический словарь

  • гидротермальный синтез — получение кристаллов неорганических веществ (например, SiO2, фосфатов) в условиях, моделирующих процессы образования минералов в земных недрах. Основано на способности воды и водных растворов при высоких температуре (до 500ºC) и давлении (обычно… …   Энциклопедический словарь

  • ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ — получение кристаллов неорганич. в в (напр., SiO2, фосфатов) в условиях, моделирующих процессы обра зования минералов в земных недрах. Осн. на способности воды и вод. р ров при высоких темп ре (до 500 °С) и давлении (обычно 10 80 МПа) растворять в …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Синтез минералов —         (от греч. synthesis соединение, составление * a. synthesis of minerals; н. Mineralsynthese; ф. synthese minerale; и. sintesis de minerales) получение минералов искусственным путём. Исследования по C. м. начали проводиться c конца прошлого …   Геологическая энциклопедия

  • "мокрая" химия — Термин "мокрая" химия Термин на английском wet chemical methods Синонимы Аббревиатуры Связанные термины гидротермальный синтез, кристаллит, "мягкая" химия, нанопорошок, пиролиз аэрозолей, распылительная сушка, Печини, метод,… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Монокристалл —         отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку и характеризующийся анизотропией (См. Анизотропия) свойств (см. Кристаллы). Внешняя форма М. обусловлена его атомнокристаллической структурой и условиями… …   Большая советская энциклопедия

  • "мягкая" химия — Термин "мягкая" химия Термин на английском soft chemistry Синонимы Аббревиатуры Связанные термины гидротермальный синтез, "мокрая" химия, нанопорошок, наночастица Определение Устоявшееся название совокупности химических… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Давление высокое —         в широком смысле давление, превышающее атмосферное; в конкретных технических и научных задачах давление, превышающее характерное для каждой задачи значение. Столь же условно встречающееся в литературе подразделение Д. в. на высокие и… …   Большая советская энциклопедия

  • ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ — (от греч. hydor вода и therme тепло), получение кристаллич. неорг. в в (гидротермальный синтез), перекристаллизация или выращивание монокристаллов в условиях, моделирующих физ. хим. процессы образования минералов в земных недрах. Основаны на… …   Химическая энциклопедия

  • морфология наноструктур — Термин морфология наноструктур Термин на английском morphology of nanostructures Синонимы Аббревиатуры Связанные термины агрегат, гидротермальный синтез, мезопоры, морфология, нановискер, нановолокно, нанокапсула, нанокапсулирование, луковичная… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»