无机化学高压水热合成方法.ppt

关于无机化学高压水热合成方法/30*/30*高温高压是一种特殊的研究手段，作为一种典型的极端物理条件，能够改变物质的原子间距和原子壳层状态，被用作调节原子间距、信息探针和其它特殊的应用手段，渗透到绝大多数前沿课题的研究中。高压固态反应压力范围包括：低压力(1~10MPa)，高压力(几十GPa)。（1大气压?0.1MPa=1.013巴，1GPa?1万大气压）第2页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*第1节高压高温的产生和测量?1高压高温的产生（1）高压的产生静高压：利用外界机械加载方式，挤压物体或试样产生高压压缩机（压气机200-1000巴、压液机1500巴）油压机推动高压装置?动高压：利用爆炸、强放电产生冲击波瞬间产生几十甚至上千GPa高压。第3页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*（2）高温的产生：大电流通过试样直接加热，或由加热管间接加热?2高压高温的测量（1）高压的测量物质相变点定标测压法如Bi(I?II)2.5GPa,Tl(I—II)3.67GPa,Cs(II?III)4.2GPa,相变时电阻发生跃变?（2）高温的测量静高压装置的高温采用热电偶测量，PtRh合金动高压较复杂，难以直接测量第4页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*第2节高压的作用?1引起物质发生性质变化增加物质密度、对称性、配位数，缩短键长如熔点升高：汞1大气压–38.2?C，1万大气压21.9?C固体物质电子层结构变化：铯几万大气压下变成绝缘体，6s电子压入内层铁3d64s2?3d8S,Se,Te,P高压下金属化第5页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*离子配位数变化：SiO2配位数4?6体积减少38%有利于体积减少的反应N2+3H2=2NH3-------------------------------------------------------------------------------压力1100300100020003500(大气压)--------------------------------------------------------------------NH3%2.1116.4335.8269.6989.8397.18平衡浓度-------------------------------------------------------------------第6页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*年产300,000T合成氨厂三明化工厂合成氨厂第7页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*石墨?金刚石(sp2,5.34ml/mol)(sp3,3.42ml/mol)△rHm?＝1.828kJ·mol－1△rGm?＝2.796kJ·mol－1△rSm?＝-3.25kJ·mol－1常温常压下石墨转化为金刚石是非自发的，但根据△rGm?＝△rHm?＋T△rSm?可见，在高温和高压(由疏松到致密)下可能实现这种转化。其温度和压力条件因催化剂的种类不同而不同。第8页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*碳的相图石墨在高温高压下转变为金刚石第9页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*高压在无机合成中的作用可提高反应速率和产物的转化率降低合成温度缩短反应时间等第10页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*第3节无机化合物的高压合成?1金刚石和立方氮化硼的合成?静高压高温直接合成：同素异型相转变12.5GPa,3000K石墨??????金刚石静高压高温催化剂合成法：金属催化剂，5~6GPa,1300~2000K第11页,共30页，2024年2月25日，星期天/30*石墨转