改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用

毕志宇 苏 杭

（沈阳中科超硬磨具磨削研究所，辽宁 沈阳 110000；沈阳盛鑫源建材有限公司，辽宁 沈阳 110000）

在经济迅速发展的时代，我们对于非金属的重视程度越来越高，与此同时对于非金属材料细晶材料的制备过程也广泛使用水热法，通过这些方法已在无机非金属的制备过程中取得了良好的成果。据统计，在现实过程中已经制备出了上百种的非金属材料的细晶材料，同样也发展出了上百种水热法可以供我们使用。

1 水热法起源极其机理

水热法起源于十九世纪，从一个地质学家在矿石的制备过程中得到的经验。水热法具体来说是在密闭的，高压的反应釜中，一些在常温常压下都不会溶解的物质也会随着压力的增强而溶解，一般高温高压的环境下还会发生重结晶的过程，水和各种液体的状态高温下性质和状态会改变，例如往往我们能够见到密度的改变，表面张力的改变等，还有较为突出的特点是能够实现离子积的改变，还会造成电离常数，离子反应速度等等多个方面，目前所使用最为广泛的水热法就是水热结晶的方法。

2 水热法的合成装置

水热法合成粉体主要采用的是高压釜，一般来说高压釜可以承受上万摄氏度的高温，同时还具有可靠的防爆和防压力的系统，但是由于这个过程也就不能实现对于加工过程的完善观察和参与，这也就使得我们需要对相关过程有更加良好的控制和把握，这个过程中对于工艺的要求往往是我们所不能想象的高，所以我们必须要对装置的设计过程有更多的设计和考虑，尽可能考虑到设计方面的因素。

3 水热法制备无机非金属粉体材料的影响因素

结晶过程中往往会受到很多因素的影响，尤其是在水热结晶的过程中，除了要求常规的材料，更为重要的是在于通过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会对整体的过程带来极为严重的影响，所以应该格外重视所有的界外客观因素对于水热法制备无机非金属的影响。

3.1 温度与压力的影响

我们经过动力学的知识分析可以清晰的认识到，在温度，压力的影响下，微粒运动和生长速度和温度压力是成正比关系的，经过研究我们发现，在压力一定的状态下，温度的变化也会引起相关过程的剧烈变化。这一机理在晶体的生长和温度的控制上具有同样的意义，但是温度过高，压力过大也会影响晶体的正常生长和发育的过程，容易造成晶粒过大等较为严重的缺陷，这对于重结晶来说是极其不利的，需要我们的深入研究。

3.2 处理时间的影响

水热处理在一定程度上来说等于水溶液的加热时间，所以在传统的水热过程中对于对于温度的控制和要求不是很高。水热不同于普通的加热过程，所以在这个过程中一定要对整个过程中的温度有更好更严格的控制，所以对于水热处理时间与晶粒的生产度之间是有很密切的关系的，一般来说都是有着正比例的关系。经过长久的研究我们能够清晰的发现，水热时间越长，晶化过程越完整，颗粒往往也就更为均匀，这样一来水热处理的质量就是满足我们要求的，我们应当引起重视。

3.3 溶液酸碱度的影响

在化学研究过程中，酸碱度经常用PH 来表示酸碱度，专家们对于此类反应的酸碱度部分有严格的控制和要求，随着酸碱度的变化，往往会引起饱和磁化强度的改变。经过研究我们发现，在PH 增大时，饱和磁化强度也就会随着碱性的升高而升高，但是在PH 值超过10.5 的时候，饱和磁化强度开始呈现相反的规律，饱和磁化强度会降低。因此我们在进行水热实验的时候，一定要调节好溶液的PH 值，这样才能确保反应的正常进行和反应物的高质量，需要我们的严格重视。

3.4 分散剂和加料方式的影响

在水热过程中添加适当的添加剂，往往能够极大程度的促进前驱体粉末的晶化过程，这样能够在极大程度上改善颗粒间的吸附力，这样有利用获得均匀，细化的粉末。此外，我们还会有不同目的的添加剂，这样有利用提升反应物的磁性能和比表面积，这些的过程都需要我们的高度重视和严格要求。

4 新型水热法的应用

4.1 水热沉底法

水热沉底法中沉淀剂是在水热过程中极为重要的部分和关键的方面。例如在制备纳米级的材料中，一定会要求水热沉淀过程中加入一定的尿素，这样会使得颗粒度大小均匀，分布范围也较为广泛。

4.2 微波水水热法

微波加热是整体过程中，物质在电磁场中因本身介质的损耗而导致的整体的加热过程中实现分子级别的搅拌和处理，能够使能量的利用率得到大范围的提升。利用微波技术进行加热是一个极为重要的途径，对于要求反应快，加热频繁和要求产率的产品来说具有极为重要的意义，应当引起我们的重视。

5 总结

水热加热法作为现代过程中一个极为关键和极为重要的新方法，在当前，我们对于无机非金属的要求越来越高，重视程度也前所未有的，运用水热法能够为无机非金属的建造和发展提供极为关键的发展机会和途径。但是有一点我们也要引起重视，这种方法也是存在一定的局限性的，只能用于无机非金属氧化物粉体的制备，所以我们在科技的不断发展过程中需要有更加好的研究和发展。