改進的水熱法在無機非金屬材料制備中的應用

畢志宇 蘇 杭

（沈陽中科超硬磨具磨削研究所，遼寧 沈陽 110000；沈陽盛鑫源建材有限公司，遼寧 沈陽 110000）

在經(jīng)濟迅速發(fā)展的時代，我們對于非金屬的重視程度越來越高，與此同時對于非金屬材料細晶材料的制備過程也廣泛使用水熱法，通過這些方法已在無機非金屬的制備過程中取得了良好的成果。據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)實過程中已經(jīng)制備出了上百種的非金屬材料的細晶材料，同樣也發(fā)展出了上百種水熱法可以供我們使用。

1 水熱法起源極其機理

水熱法起源于十九世紀，從一個地質(zhì)學家在礦石的制備過程中得到的經(jīng)驗。水熱法具體來說是在密閉的，高壓的反應釜中，一些在常溫常壓下都不會溶解的物質(zhì)也會隨著壓力的增強而溶解，一般高溫高壓的環(huán)境下還會發(fā)生重結(jié)晶的過程，水和各種液體的狀態(tài)高溫下性質(zhì)和狀態(tài)會改變，例如往往我們能夠見到密度的改變，表面張力的改變等，還有較為突出的特點是能夠?qū)崿F(xiàn)離子積的改變，還會造成電離常數(shù)，離子反應速度等等多個方面，目前所使用最為廣泛的水熱法就是水熱結(jié)晶的方法。

2 水熱法的合成裝置

水熱法合成粉體主要采用的是高壓釜，一般來說高壓釜可以承受上萬攝氏度的高溫，同時還具有可靠的防爆和防壓力的系統(tǒng)，但是由于這個過程也就不能實現(xiàn)對于加工過程的完善觀察和參與，這也就使得我們需要對相關(guān)過程有更加良好的控制和把握，這個過程中對于工藝的要求往往是我們所不能想象的高，所以我們必須要對裝置的設計過程有更多的設計和考慮，盡可能考慮到設計方面的因素。

3 水熱法制備無機非金屬粉體材料的影響因素

結(jié)晶過程中往往會受到很多因素的影響，尤其是在水熱結(jié)晶的過程中，除了要求常規(guī)的材料，更為重要的是在于通過材料性能和原料配比等多方面的操作，使得各方面的界外因素都會對整體的過程帶來極為嚴重的影響，所以應該格外重視所有的界外客觀因素對于水熱法制備無機非金屬的影響。

3.1 溫度與壓力的影響

我們經(jīng)過動力學的知識分析可以清晰的認識到，在溫度，壓力的影響下，微粒運動和生長速度和溫度壓力是成正比關(guān)系的，經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)，在壓力一定的狀態(tài)下，溫度的變化也會引起相關(guān)過程的劇烈變化。這一機理在晶體的生長和溫度的控制上具有同樣的意義，但是溫度過高，壓力過大也會影響晶體的正常生長和發(fā)育的過程，容易造成晶粒過大等較為嚴重的缺陷，這對于重結(jié)晶來說是極其不利的，需要我們的深入研究。

3.2 處理時間的影響

水熱處理在一定程度上來說等于水溶液的加熱時間，所以在傳統(tǒng)的水熱過程中對于對于溫度的控制和要求不是很高。水熱不同于普通的加熱過程，所以在這個過程中一定要對整個過程中的溫度有更好更嚴格的控制，所以對于水熱處理時間與晶粒的生產(chǎn)度之間是有很密切的關(guān)系的，一般來說都是有著正比例的關(guān)系。經(jīng)過長久的研究我們能夠清晰的發(fā)現(xiàn)，水熱時間越長，晶化過程越完整，顆粒往往也就更為均勻，這樣一來水熱處理的質(zhì)量就是滿足我們要求的，我們應當引起重視。

3.3 溶液酸堿度的影響

在化學研究過程中，酸堿度經(jīng)常用PH 來表示酸堿度，專家們對于此類反應的酸堿度部分有嚴格的控制和要求，隨著酸堿度的變化，往往會引起飽和磁化強度的改變。經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)，在PH 增大時，飽和磁化強度也就會隨著堿性的升高而升高，但是在PH 值超過10.5 的時候，飽和磁化強度開始呈現(xiàn)相反的規(guī)律，飽和磁化強度會降低。因此我們在進行水熱實驗的時候，一定要調(diào)節(jié)好溶液的PH 值，這樣才能確保反應的正常進行和反應物的高質(zhì)量，需要我們的嚴格重視。

3.4 分散劑和加料方式的影響

在水熱過程中添加適當?shù)奶砑觿?，往往能夠極大程度的促進前驅(qū)體粉末的晶化過程，這樣能夠在極大程度上改善顆粒間的吸附力，這樣有利用獲得均勻，細化的粉末。此外，我們還會有不同目的的添加劑，這樣有利用提升反應物的磁性能和比表面積，這些的過程都需要我們的高度重視和嚴格要求。

4 新型水熱法的應用

4.1 水熱沉底法

水熱沉底法中沉淀劑是在水熱過程中極為重要的部分和關(guān)鍵的方面。例如在制備納米級的材料中，一定會要求水熱沉淀過程中加入一定的尿素，這樣會使得顆粒度大小均勻，分布范圍也較為廣泛。

4.2 微波水水熱法

微波加熱是整體過程中，物質(zhì)在電磁場中因本身介質(zhì)的損耗而導致的整體的加熱過程中實現(xiàn)分子級別的攪拌和處理，能夠使能量的利用率得到大范圍的提升。利用微波技術(shù)進行加熱是一個極為重要的途徑，對于要求反應快，加熱頻繁和要求產(chǎn)率的產(chǎn)品來說具有極為重要的意義，應當引起我們的重視。

5 總結(jié)

水熱加熱法作為現(xiàn)代過程中一個極為關(guān)鍵和極為重要的新方法，在當前，我們對于無機非金屬的要求越來越高，重視程度也前所未有的，運用水熱法能夠為無機非金屬的建造和發(fā)展提供極為關(guān)鍵的發(fā)展機會和途徑。但是有一點我們也要引起重視，這種方法也是存在一定的局限性的，只能用于無機非金屬氧化物粉體的制備，所以我們在科技的不斷發(fā)展過程中需要有更加好的研究和發(fā)展。