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有机-无机杂化材料合成 水热溶剂热合成
第一章 有机-无机杂化材料合成化学
• 意义:
– 材料有机相与无机相间的界面面积大;界面相
互作用强;界面相对模糊;可以达到分子级的
复合水平
– 与传统意义上的材料具有比较大的区别
1
主要内容
• 1.1 水热与溶剂热合成法
• 1.2 溶胶-凝胶合成法
• 1.3 自组装法
• 1.4 插层复合技术
2
1.1 水热与溶剂热合成法
• 水热法(Hydrothermal Synthesis) ,是指在特制的密闭反应器
(高压釜)中,采用水溶液作为反应体系,通过对反应体系加
热、加压(或自生蒸气压),创造一个相对高温、高压的反应环
境,使得通常难溶或不溶的物质溶解,并且重结晶而进行无机
合成与材料处理的一种有效方法。
• Hydro(solvo)thermal synthesis refers to the synthetic
reactions conducted at appropriate temperature (100-
1000ºC) and pressure (1-100MPa) in aqueous or organic
solvents. within a specially sealed container or high-
pressure autoclave under subcritical or supercritical
conditions.
3
1.1.1 水热合成方法的发展
1. 1839德国化学家罗伯特·本生用盛有水溶液的厚壁玻璃管
在200摄氏度 ,压力100 bar下进行反应,得到了碳酸钡
和碳酸锶的晶体 ,标志着第一次水热法合成。
2. 其他的报道还有 1845 年时 Schafhäult 以及1851 年时
Sénarmont 利用水热反应制备晶体或者微晶
4
• 一些地质学家采用水热法制备得到了许多矿物,到1900
年已制备出约80种矿物,其中经鉴定确定有石英,长石,
硅灰石等
• 1900年以后,G.W. Morey和他的同事在华盛顿地球物理
实验室开始进行相平衡研究,建立了水热合成理论,并研
究了众多矿物系统。
• 1944~1960年间,化学家致力于低温水热合成,美国联合
碳化物林德分公司开发了林德A型沸石-LTA。
• 水热法一直主要用于地球科学研究,二战以后才逐渐用于
单晶生长等材料的制备领域,此后,随着材料科学技术的
发展,水热法在制备超细颗粒,无机薄膜,微孔材料等方
面都得到了广泛应用。 5
生命的水热起源
生命起源:温暖的池塘—地表的无机小分子在闪电与光的
作用下反应得到有机小分子,有机小分子在地表水中富集,有
机小分子浓度升高,反应生成大分子,大分子通过自组装,演
变成有复制功能,有膜的细胞形式。
Woods Hole海洋研究所的Alven等海洋考察潜艇发现了
“硫化物烟囱”(20-30Mpa ,最高水温350度),Corliss J等
人首先提出了生命的水热起源。
生命的水热起源模式—生命初期,地球处于强还原性环境,
板块构造活动带上有许多水热系统,海水与水热活动喷出物存
在物质与能量的交换,形成 0~350度的温度梯度和化学梯度,
靠还原性物质的氧化供能,驱使无机小分子向有机分子的非生
物合成,从而逐步演化为生命形式,最初的生命形式过着厌氧
的化学自养生活,后又向厌氧异养进化,生命逐渐进化。
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