有机-无机杂化材料合成 水热溶剂热合成.pdf

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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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