微波輔助的無機ppt課件

1、2-4 微波輔助的無機納米材料合成微波輔助的無機納米材料合成 微波在電磁波譜中的位置微波在電磁波譜中的位置 微波通常是指波長為微波通常是指波長為0.1mm 1000mm范圍內(nèi)的電磁范圍內(nèi)的電磁波，其相應(yīng)的頻率范圍是波，其相應(yīng)的頻率范圍是300MHz 3000GHz。 微波位于紅外輻射和無線電波之間，但其產(chǎn)生的原理、傳輸和應(yīng)用的方式和后兩者明顯不同。 在微波中，10 250mm波長范圍用于雷達，其他的波長范圍用于無線電通訊。 國際無線電通訊協(xié)會(CCIP)規(guī)定：家用微波爐使用頻率為2450 MHz(波長122mm)，工業(yè)用加熱微波爐的使用頻率為915 MHz(波長328mm)。 微波輻射技術(shù)的發(fā)

2、展微波輻射技術(shù)的發(fā)展: :1986年年Gedye等等首次用于首次用于有機合成有機合成微波技術(shù)在化學(xué)中的應(yīng)用日益廣微波技術(shù)在化學(xué)中的應(yīng)用日益廣泛，并逐漸形成了微波化學(xué)這一泛，并逐漸形成了微波化學(xué)這一新的交叉性學(xué)科。新的交叉性學(xué)科。微波作為一種能源，因其加熱速微波作為一種能源，因其加熱速度快、節(jié)能等特點而引起世界范度快、節(jié)能等特點而引起世界范圍內(nèi)極大的研究興趣。圍內(nèi)極大的研究興趣。1992年在荷蘭年在荷蘭召召開開首首屆屆國國際際微微波波學(xué)學(xué)會會議議討論討論微波化學(xué)的動力學(xué)原理微波化學(xué)的動力學(xué)原理微波在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用微波在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用微波在生物化學(xué)中的應(yīng)用微波在生物化學(xué)中的應(yīng)用經(jīng)過經(jīng)過20多年

3、的發(fā)展多年的發(fā)展微微波波技技術(shù)術(shù)已快速步入已快速步入化工化工新材料新材料超導(dǎo)材料的合成超導(dǎo)材料的合成沸石分子篩的合成與離沸石分子篩的合成與離子交換子交換稀土發(fā)光材料的制備稀土發(fā)光材料的制備分子篩上金屬鹽的高度分子篩上金屬鹽的高度分散型催化劑的制備分散型催化劑的制備分析樣品的消解與熔解分析樣品的消解與熔解蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)水解有機合成有機合成聚合物合成聚合物合成納米材料的制備納米材料的制備其他高科技領(lǐng)域其他高科技領(lǐng)域2.4.1 微波加熱和加速反應(yīng)機理微波加熱和加速反應(yīng)機理微波作為一種電磁波，與物質(zhì)的相互作用和一般電磁微波作為一種電磁波，與物質(zhì)的相互作用和一般電磁波有共同之處，也可以發(fā)生反射、吸收等

4、。而微波加波有共同之處，也可以發(fā)生反射、吸收等。而微波加熱只是微波與物質(zhì)相互作用的一部分內(nèi)容。熱只是微波與物質(zhì)相互作用的一部分內(nèi)容。這里主要討論微波能被物質(zhì)吸收的作用這里主要討論微波能被物質(zhì)吸收的作用另一類是微波加熱另一類是微波加熱分分類類從作用機理上從作用機理上一類是吸收微波能引起分子內(nèi)部一類是吸收微波能引起分子內(nèi)部能級變化，主要是轉(zhuǎn)動能級變化能級變化，主要是轉(zhuǎn)動能級變化另一些物質(zhì)如另一些物質(zhì)如CeO2、CaO、Fe2O3、La2O3、TiO2等幾乎不吸收微波，升溫幅等幾乎不吸收微波，升溫幅度很小。度很小。 實實驗驗表表明明極性溶劑吸收微波能被快速加熱，如水、極性溶劑吸收微波能被快速加熱，如

5、水、醇類、羧酸等；醇類、羧酸等；非極性溶劑幾乎不吸收微波，升溫很小。非極性溶劑幾乎不吸收微波，升溫很小。如正已烷，正庚烷和如正已烷，正庚烷和CCl4等；等；有些固體物質(zhì)如有些固體物質(zhì)如Co2O3、NiO、CuO、Fe3O4、PbO2、V2O5、WO3、焦炭等能強烈吸收微波、焦炭等能強烈吸收微波而被迅速加熱升溫；而被迅速加熱升溫；微波加熱大體可認為是介電加熱效應(yīng)介電加熱效應(yīng)。 在微波介電加熱效應(yīng)中，主要起作用的在微波介電加熱效應(yīng)中，主要起作用的是是偶極極化和界面極化偶極極化和界面極化。描述材料描述材料介電性質(zhì)介電性質(zhì)的兩個重的兩個重要參數(shù)要參數(shù)介電損耗介電損耗介電常數(shù)介電常數(shù) 描述描述分子被電場

6、極化的能力分子被電場極化的能力，Or是是樣品樣品阻止微波能通過能力的量度阻止微波能通過能力的量度。是是電磁輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃康男孰姶泡椛滢D(zhuǎn)變?yōu)闊崃康男实牧慷鹊牧慷?。表示在給定頻率和溫度下，一種物質(zhì)把電表示在給定頻率和溫度下，一種物質(zhì)把電磁能轉(zhuǎn)變成熱能的能力磁能轉(zhuǎn)變成熱能的能力。介電損耗介電損耗和介電常數(shù)和介電常數(shù) 的比值的比值定義為介電定義為介電損耗正切損耗正切( (也稱介電耗散因子也稱介電耗散因子) )，即，即tan / 因此，微波加熱機制因此，微波加熱機制部分地部分地取決于取決于樣品的介電耗散因子樣品的介電耗散因子tantan 大小。大小。微波加熱的原理微波加熱的原理 由于電荷分布不平衡的

7、小分子迅速吸收由于電荷分布不平衡的小分子迅速吸收電磁波而使極性分子產(chǎn)生電磁波而使極性分子產(chǎn)生25億次億次/s以上的以上的轉(zhuǎn)動和碰撞，從而使極性分子隨外電場轉(zhuǎn)動和碰撞，從而使極性分子隨外電場變化而擺動并產(chǎn)生熱效應(yīng)；變化而擺動并產(chǎn)生熱效應(yīng)；直流電源直流電源微波發(fā)生器微波發(fā)生器磁控管磁控管產(chǎn)生交變電場產(chǎn)生交變電場作用在作用在處于微處于微波場中波場中的物體的物體上上此時：此時：又因為分子本身的熱運動和相鄰分子之間的相互又因為分子本身的熱運動和相鄰分子之間的相互作用，使分子隨電場變化而擺動的規(guī)律受到了阻作用，使分子隨電場變化而擺動的規(guī)律受到了阻礙，這樣就產(chǎn)生了礙，這樣就產(chǎn)生了類似于摩擦的效應(yīng)類似于摩擦的

8、效應(yīng)，使一部分，使一部分能量轉(zhuǎn)化為分子熱能，造成分子的運動加劇，因能量轉(zhuǎn)化為分子熱能，造成分子的運動加劇，因此被加熱物質(zhì)的溫度在很短的時間內(nèi)得以迅速升此被加熱物質(zhì)的溫度在很短的時間內(nèi)得以迅速升高。高。分子的分子的高速旋轉(zhuǎn)和振動高速旋轉(zhuǎn)和振動使分子處于亞穩(wěn)態(tài)，使分子處于亞穩(wěn)態(tài)，這有利于分子進一步這有利于分子進一步電離電離或處于或處于反應(yīng)反應(yīng)的準的準備狀態(tài)備狀態(tài)微波加熱與傳統(tǒng)加熱方式的差別：微波加熱與傳統(tǒng)加熱方式的差別： 微波加熱：材料在電磁場中由介質(zhì)損耗微波加熱：材料在電磁場中由介質(zhì)損耗而引起的而引起的體加熱體加熱，微波進入到物質(zhì)內(nèi)部，微波進入到物質(zhì)內(nèi)部，微波場與物質(zhì)相互作用，使微波能轉(zhuǎn)化微波場

9、與物質(zhì)相互作用，使微波能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的熱能，為物質(zhì)的熱能，溫度梯度是內(nèi)高外低溫度梯度是內(nèi)高外低； 傳統(tǒng)的加熱：熱源通過熱輻射、傳導(dǎo)、傳統(tǒng)的加熱：熱源通過熱輻射、傳導(dǎo)、對流的方式，把熱量傳遞到被加熱物質(zhì)對流的方式，把熱量傳遞到被加熱物質(zhì)的表面，使其表面溫度升高，再依靠傳的表面，使其表面溫度升高，再依靠傳導(dǎo)使熱量由外向內(nèi)傳遞，導(dǎo)使熱量由外向內(nèi)傳遞，溫度梯度是外溫度梯度是外高內(nèi)低。高內(nèi)低。物質(zhì)總是處于微波場中，內(nèi)部粒子的物質(zhì)總是處于微波場中，內(nèi)部粒子的運動除運動除遵循熱力學(xué)定律遵循熱力學(xué)定律外，還要外，還要受到受到電磁場的影響電磁場的影響，溫度越高，粒子活性，溫度越高，粒子活性越大，受電磁場影響越強烈

10、。越大，受電磁場影響越強烈。 微波加熱的顯著特點：微波加熱的顯著特點：微波加速反應(yīng)速率的基本原理：微波加速反應(yīng)速率的基本原理： 通過輻射反應(yīng)體系中的溶劑分子和反應(yīng)物分子使其通過輻射反應(yīng)體系中的溶劑分子和反應(yīng)物分子使其吸收微波能，而分子則通過偶極作用以每秒數(shù)億次吸收微波能，而分子則通過偶極作用以每秒數(shù)億次的高速運動產(chǎn)生熱效應(yīng)，即加熱是由分子自身高速的高速運動產(chǎn)生熱效應(yīng)，即加熱是由分子自身高速運動引起的運動引起的( (為為“內(nèi)加熱內(nèi)加熱”) )，因此，加熱迅速。，因此，加熱迅速。 微波輻射進行的化學(xué)反應(yīng)微波輻射進行的化學(xué)反應(yīng)必須有極性溶劑或極性反必須有極性溶劑或極性反應(yīng)物存在應(yīng)物存在才能提高反應(yīng)速

11、率。才能提高反應(yīng)速率。分子的分子的高速旋轉(zhuǎn)和振動高速旋轉(zhuǎn)和振動使分子處于亞穩(wěn)態(tài)，使分子處于亞穩(wěn)態(tài)，這有利于分子進一步這有利于分子進一步電離電離或處于或處于反應(yīng)反應(yīng)的準的準備狀態(tài)備狀態(tài)此外，反應(yīng)容器的大小、是否密封及反應(yīng)物的體積反應(yīng)容器的大小、是否密封及反應(yīng)物的體積等對等對反應(yīng)速率都有影響反應(yīng)速率都有影響?？傊⒉ㄗ饔糜诜磻?yīng)物后，加速了分子運動速度，提高了分子的平均能量，即相對降低了相對降低了反應(yīng)的活化能，大大增大了分子的碰撞頻率反應(yīng)的活化能，大大增大了分子的碰撞頻率，從而使反應(yīng)迅速完成從而使反應(yīng)迅速完成。這就是微波提高化學(xué)反應(yīng)速率的主要原因主要原因。按照物質(zhì)與微波間的作用按照物質(zhì)與微波間的作

12、用分類：分類：物物質(zhì)質(zhì)導(dǎo)導(dǎo)體體多為金屬，一般不能被加熱，能反射微波，多為金屬，一般不能被加熱，能反射微波，常用作微波爐的內(nèi)腔材料，利用微波在腔常用作微波爐的內(nèi)腔材料，利用微波在腔內(nèi)的多次反射，提高相關(guān)吸收效率。內(nèi)的多次反射，提高相關(guān)吸收效率。絕絕緣緣體體可反射或使微波穿透，正常時吸收的微波可反射或使微波穿透，正常時吸收的微波功率極小，可忽略，如玻璃、陶瓷、云母、功率極小，可忽略，如玻璃、陶瓷、云母、聚四氟乙烯、聚丙烯等，可用作家用微波聚四氟乙烯、聚丙烯等，可用作家用微波爐的炊具、支架及窗口材料等。爐的炊具、支架及窗口材料等。性能介于金屬和絕緣體，金屬氧性能介于金屬和絕緣體，金屬氧化物是最重要的

13、一類。化物是最重要的一類。電電介介質(zhì)質(zhì)性能類似于電介質(zhì)，能反射、吸收和性能類似于電介質(zhì)，能反射、吸收和穿透微波，許多磁性材料可用于微波穿透微波，許多磁性材料可用于微波加熱。加熱。磁性磁性化合化合物物合理選擇各類物質(zhì)是微波加熱應(yīng)合理選擇各類物質(zhì)是微波加熱應(yīng)用中的一個重要方面。用中的一個重要方面。在微波加熱領(lǐng)域里，被加熱的物質(zhì)常是能吸收在微波加熱領(lǐng)域里，被加熱的物質(zhì)常是能吸收微波的介質(zhì)材料，即有耗介質(zhì)。非極性介質(zhì)在微波的介質(zhì)材料，即有耗介質(zhì)。非極性介質(zhì)在外電場下也能使分子內(nèi)電荷分離，形成偶極子，外電場下也能使分子內(nèi)電荷分離，形成偶極子，外電場越強，極化程度越大。對于極性介質(zhì)來外電場越強，極化程度越

14、大。對于極性介質(zhì)來說，無外電場時，偶極子排列紊亂，整體呈中說，無外電場時，偶極子排列紊亂，整體呈中性；有外電場時，偶極子排列趨向一致。廣泛性；有外電場時，偶極子排列趨向一致。廣泛用于工業(yè)、醫(yī)療、科研、家用等領(lǐng)域。用于工業(yè)、醫(yī)療、科研、家用等領(lǐng)域。電電介介質(zhì)質(zhì)微波這種原位微波這種原位(in situ)能量轉(zhuǎn)換加熱模式具有許多獨能量轉(zhuǎn)換加熱模式具有許多獨特之處，特之處，微波與分子的耦合能力依賴于分子的性質(zhì)微波與分子的耦合能力依賴于分子的性質(zhì)，這就有可能控制材料的性質(zhì)和產(chǎn)生反應(yīng)的選擇性。這就有可能控制材料的性質(zhì)和產(chǎn)生反應(yīng)的選擇性。也就是說，一種反應(yīng)物或達到?jīng)Q定反應(yīng)速率過渡態(tài)也就是說，一種反應(yīng)物或達到

15、決定反應(yīng)速率過渡態(tài)的過渡絡(luò)合物或中間體能有選擇地吸收微波能，從的過渡絡(luò)合物或中間體能有選擇地吸收微波能，從而引起大的速率增加。而引起大的速率增加。除了加熱效應(yīng)之外，微波還可能使一些分子的除了加熱效應(yīng)之外，微波還可能使一些分子的空間空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使一些化學(xué)鍵斷裂或使分子活化，使一些化學(xué)鍵斷裂或使分子活化，從而促進多種類型的化學(xué)反應(yīng)。從而促進多種類型的化學(xué)反應(yīng)。 除了微波介電加熱效應(yīng)外，除了微波介電加熱效應(yīng)外，微波離子傳導(dǎo)微波離子傳導(dǎo)損耗及局部過熱效應(yīng)損耗及局部過熱效應(yīng)等也是加速化學(xué)反應(yīng)等也是加速化學(xué)反應(yīng)的主要因素。的主要因素。 目前對于微波的非熱效應(yīng)從理論上和實目前對于微波的非熱

16、效應(yīng)從理論上和實驗上解釋都還驗上解釋都還不完善不完善，也許與耗散結(jié)構(gòu)，也許與耗散結(jié)構(gòu)理論有關(guān)。理論有關(guān)。 關(guān)于微波促進化學(xué)反應(yīng)的理論有待于進關(guān)于微波促進化學(xué)反應(yīng)的理論有待于進一步的深入研究。一步的深入研究。 2.4.2 沸石分子篩的微波合成沸石分子篩的微波合成 具有特定孔道結(jié)構(gòu)的微孔材料，廣泛應(yīng)用于催具有特定孔道結(jié)構(gòu)的微孔材料，廣泛應(yīng)用于催化、吸附及離子交換等領(lǐng)域?；⑽郊半x子交換等領(lǐng)域。 一般的合成方法：一般的合成方法：水熱晶化法。此法耗能多，水熱晶化法。此法耗能多，條件苛刻，周期較長，釜垢浪費嚴重條件苛刻，周期較長，釜垢浪費嚴重 微波輻射晶化法是微波輻射晶化法是1988年才發(fā)展起來的新的

17、合年才發(fā)展起來的新的合成技術(shù)。此法具有成技術(shù)。此法具有條件溫和、能耗低、反應(yīng)速條件溫和、能耗低、反應(yīng)速率快、粒度均一且小的特點率快、粒度均一且小的特點。 如如NaA沸石，在常壓下沸石，在常壓下510 min即可合成出結(jié)即可合成出結(jié)晶度較高的晶體。因此，這種新的合成方法預(yù)晶度較高的晶體。因此，這種新的合成方法預(yù)計能實現(xiàn)快速、節(jié)能和連續(xù)生產(chǎn)沸石分子篩的計能實現(xiàn)快速、節(jié)能和連續(xù)生產(chǎn)沸石分子篩的目標。目標。 用微波輻射法合成用微波輻射法合成NaA沸石：在沸石：在10-50微波功率微波功率下輻照下輻照5-20min(100的功率為的功率為650w，2450MHz)若原料配比范圍為：若原料配比范圍為：(1

18、.5 5.0) Na2O : (1.0) Al2O3 : (0.5 1.7) SiO2 : (40 - 120) H2O時能很好地得到時能很好地得到NaA沸石晶體；沸石晶體；若若H2O/A12O3 150時，出現(xiàn)無定形，無時，出現(xiàn)無定形，無NaA晶體；晶體；若若Na2O/A12O3 8.0時，則全部生成羥基方鈉石；時，則全部生成羥基方鈉石；當當SiO2/A12O3 = 2.0時，無時，無NaA晶體生成。晶體生成。 1. NaA沸石的合成沸石的合成A型沸石是目前應(yīng)用廣泛的吸附劑，用于型沸石是目前應(yīng)用廣泛的吸附劑，用于脫水、脫氨等，可代替洗衣粉中的三聚磷脫水、脫氨等，可代替洗衣粉中的三聚磷酸鈉得到

19、無磷洗衣粉。酸鈉得到無磷洗衣粉。 微波功率對微波功率對NaA晶體的形成也有較大影晶體的形成也有較大影響：響：功率越大，作用時間越短，反之亦功率越大，作用時間越短，反之亦然然。 研究顯示：在研究顯示：在20微波功率下作用微波功率下作用15-20min容易得到較高結(jié)晶度的容易得到較高結(jié)晶度的NaA沸石；沸石；增大功率增大功率 (如如50)則易在則易在NaA中出現(xiàn)羥中出現(xiàn)羥基方鈉石雜質(zhì)?；解c石雜質(zhì)。此外，此外，攪拌和陳化時間長短是合成攪拌和陳化時間長短是合成NaA沸石的關(guān)鍵步沸石的關(guān)鍵步驟驟。攪拌攪拌45min、不陳化，產(chǎn)物是無定形；、不陳化，產(chǎn)物是無定形；若攪拌若攪拌45min并靜置并靜置12h

20、，再微波作用得到的產(chǎn)物有少，再微波作用得到的產(chǎn)物有少量量NaA晶體；晶體；若攪拌若攪拌12h不陳化，可生成不陳化，可生成NaA晶體但結(jié)晶度不高；晶體但結(jié)晶度不高；如靜置陳化如靜置陳化7h，可生成約有，可生成約有50的結(jié)晶度的結(jié)晶度NaA晶體；晶體；如果靜置陳化如果靜置陳化12h，NaA晶體結(jié)晶度可高達晶體結(jié)晶度可高達95 2. NaX沸石的微波合成沸石的微波合成 NaX是低硅鋁比的八面體沸石，一般在是低硅鋁比的八面體沸石，一般在低溫水熱條件下合成。因反應(yīng)物配比，低溫水熱條件下合成。因反應(yīng)物配比，及采用的反應(yīng)溫度不同，晶化時間為數(shù)及采用的反應(yīng)溫度不同，晶化時間為數(shù)小時至數(shù)十小時不等。小時至數(shù)十小

21、時不等。如：以工業(yè)水玻璃作硅源，鋁酸如：以工業(yè)水玻璃作硅源，鋁酸鈉作鋁源，以鈉作鋁源，以NaOH調(diào)節(jié)反應(yīng)的調(diào)節(jié)反應(yīng)的堿度，具體物質(zhì)的量的比為：堿度，具體物質(zhì)的量的比為：SiO2/A12O32.3Na2O/SiO214H2O/SiO257NaX分子篩分子篩100下晶化下晶化17h同樣配比的反應(yīng)物同樣配比的反應(yīng)物: SiO2/A12O32.3Na2O/SiO214H2O/SiO257比較兩者，可清楚地看出微波輻射方法的優(yōu)越性。不比較兩者，可清楚地看出微波輻射方法的優(yōu)越性。不僅節(jié)省了時間，更重要的是大幅度地降低了能耗。僅節(jié)省了時間，更重要的是大幅度地降低了能耗。攪拌均勻后封入攪拌均勻后封入聚四氟乙烯

22、釜聚四氟乙烯釜置于微置于微波爐中波爐中10-30(650w，2450 MHz)的功率下輻射約的功率下輻射約30min并冷卻、并冷卻、過濾、洗過濾、洗滌、干燥滌、干燥NaX分子分子篩原粉篩原粉3. APO - 5和和APO - C的微波合成的微波合成 磷酸鋁系列分子篩是磷酸鋁系列分子篩是20世紀世紀80年代初由年代初由美國聯(lián)合碳化物公司美國聯(lián)合碳化物公司(U.C.C)的的Wilson和和Flanigen等人開發(fā)的一類新型分子篩等人開發(fā)的一類新型分子篩 在它的骨架結(jié)構(gòu)中，不出現(xiàn)硅氧四面體，在它的骨架結(jié)構(gòu)中，不出現(xiàn)硅氧四面體，打破了沸石型分子篩由硅氧四面體和鋁打破了沸石型分子篩由硅氧四面體和鋁氧四面

23、體組成的傳統(tǒng)觀念。氧四面體組成的傳統(tǒng)觀念。 成果引起了沸石化學(xué)家們的極大興趣，成果引起了沸石化學(xué)家們的極大興趣，其中研究最多的是其中研究最多的是APO-5分子篩。分子篩。APO-5原原粉粉實驗還表明用微波法進行實驗還表明用微波法進行APO - 5合成，反應(yīng)混合成，反應(yīng)混合物配比的范圍比傳統(tǒng)水熱法要拓寬一些。合物配比的范圍比傳統(tǒng)水熱法要拓寬一些。AlPO4分子篩的合成一般采用水熱晶化法：分子篩的合成一般采用水熱晶化法：H3PO4Al(OH)3氫氧四乙氫氧四乙基銨基銨(TEAOH)或三乙胺或三乙胺鹽酸或氨鹽酸或氨水水按一定計量比將按一定計量比將反應(yīng)物料攪拌均反應(yīng)物料攪拌均勻后勻后模模板板劑劑pH調(diào)

24、調(diào)節(jié)節(jié)劑劑裝入裝入聚四聚四氟乙氟乙烯反烯反應(yīng)釜應(yīng)釜中中水熱晶化水熱晶化至少需要至少需要5h10-40的微波的微波功率功率7-25min如：如：微波法在以下配比范圍：微波法在以下配比范圍： (0.7- 0.9) (TEA)2O ：(0.3 - 1.0) Al2O3 : 1.1 P2O5 : (45 - 50) H2O或或(2.560 3.040)三乙胺三乙胺 : 1.0 A12O3 : (1.260 1.326) P2O5 : (50-60) H2O都能得到純都能得到純APO-5。 而水熱法，在一些配比下得不到而水熱法，在一些配比下得不到純純APO-5。如反應(yīng)物配比：如反應(yīng)物配比：(1.0-1.

25、5)三乙胺三乙胺 : 1.0Al2O3 : (1.260 l.326) P2O5 : (50 70) H2O或或(0.36 0.65) (TEA)2O ：1.0Al2O3 ：1.1P2O5 ：(40 - 60) H2O此外，合成此外，合成APO-5過程中，當模板劑量降低，微過程中，當模板劑量降低，微波功率降低，作用時間縮短時會生成波功率降低，作用時間縮短時會生成APO - C分分子篩。子篩。在在10 - 20功率下功率下作用作用6 - 10minAPO-C分子篩分子篩 粒度小且均勻粒度小且均勻 合成的反應(yīng)混合物配比范圍寬合成的反應(yīng)混合物配比范圍寬 重現(xiàn)性好重現(xiàn)性好 時間很短等。時間很短等。用微

26、波輻射法合成沸石分子篩具有許多優(yōu)點：用微波輻射法合成沸石分子篩具有許多優(yōu)點：預(yù)計這種新的合成方法能在預(yù)計這種新的合成方法能在快速、節(jié)能和快速、節(jié)能和連續(xù)生產(chǎn)連續(xù)生產(chǎn)分子篩、超微粒分子篩，分子篩、超微粒分子篩，以及在以及在用傳統(tǒng)方法合成不出用傳統(tǒng)方法合成不出的一些分子篩等方面的一些分子篩等方面會取得突破。會取得突破。2.4.3 PbS微晶體的微波輻照合成微晶體的微波輻照合成 硫化鉛是重要的直接帶隙半導(dǎo)體材料，體硫化鉛是重要的直接帶隙半導(dǎo)體材料，體材料帶隙在材料帶隙在300 K時只有時只有0.41 eV，且具有，且具有較大的激子波爾半徑較大的激子波爾半徑(18nm)。 硫化鉛廣泛地用于硫化鉛廣泛地

27、用于Pb2+離子選擇性傳感器、離子選擇性傳感器、攝影、紅外檢測和太陽能吸收等許多領(lǐng)域。攝影、紅外檢測和太陽能吸收等許多領(lǐng)域。 研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)PbS納米粒子具有罕見的三階非納米粒子具有罕見的三階非線性光學(xué)性能，和同尺寸的線性光學(xué)性能，和同尺寸的GaAs或或CdS納米粒子相比，納米粒子相比，PbS納米粒子的非線性光納米粒子的非線性光學(xué)性能可能是最好的。這可以使它在一些學(xué)性能可能是最好的。這可以使它在一些光學(xué)裝置如光學(xué)開關(guān)中得到應(yīng)用。光學(xué)裝置如光學(xué)開關(guān)中得到應(yīng)用。 很多很多，包括，包括:1.傳統(tǒng)的水介質(zhì)中可溶性的鉛鹽與傳統(tǒng)的水介質(zhì)中可溶性的鉛鹽與H2S氣體氣體反應(yīng)反應(yīng)2.反相膠束溶液法反相膠束溶液

28、法3.微乳液路線微乳液路線4. -輻射合成輻射合成5.配體存在下的溶劑熱合成等。配體存在下的溶劑熱合成等。硫化鉛的制備方法硫化鉛的制備方法 2019年，年，Y.H. Ni等設(shè)計了一個簡單的水等設(shè)計了一個簡單的水溶液體系，用醋酸鉛作鉛源，硫代硫酸溶液體系，用醋酸鉛作鉛源，硫代硫酸鈉或硫脲作硫源，沒有使用任何表面活鈉或硫脲作硫源，沒有使用任何表面活性劑的輔助，運用微波輻射法成功地合性劑的輔助，運用微波輻射法成功地合成了花狀的成了花狀的PbS微晶體，并系統(tǒng)地研究了微晶體，并系統(tǒng)地研究了微波輻射條件下各種實驗參數(shù)對微波輻射條件下各種實驗參數(shù)對PbS微晶微晶形貌的影響。形貌的影響。微波輻射法合成微波輻射

29、法合成Pb(CH3COO)2Na2S2O3或或NH2CSNH2微波輻射微波輻射花狀花狀PbS微晶微晶圖圖2-40 不同反應(yīng)時間不同反應(yīng)時間時所得產(chǎn)物的時所得產(chǎn)物的TEM照照片片: (A)和和(B) 5min, (C)和和(D) 10min 圖圖2-40 不同反應(yīng)時間時所得不同反應(yīng)時間時所得產(chǎn)物的產(chǎn)物的TEM照片照片: (E) 15min, (F) 20min, (G) 30min.圖圖2-41 不同反應(yīng)時間時所得產(chǎn)物的不同反應(yīng)時間時所得產(chǎn)物的SEM照片照片: A), D) 15min, B) 20min and C) 30min.圖圖2-42 TEM觀察中發(fā)現(xiàn)的常見的花形結(jié)構(gòu)觀察中發(fā)現(xiàn)的常見的

30、花形結(jié)構(gòu): (a) 4瓣瓣(four petals), (b) 6瓣瓣(six petals), (c) 8瓣瓣(eight petals), (d) 選區(qū)電子衍射花樣選區(qū)電子衍射花樣(SAED pattern) 圖圖2-43 不同不同Pb2+/S2O32-摩爾比率下摩爾比率下所得產(chǎn)物的所得產(chǎn)物的TEM和和SEM照片照片: (A)和和(D) 1:1, (B)和和(E) 1:2, (C)和和(F) 1:3, G) 1:4. 圖圖2-44 其它實驗條件相同時，分別使用硫脲其它實驗條件相同時，分別使用硫脲(A)和硫代乙和硫代乙酰胺酰胺(B)作硫源時所得產(chǎn)物的作硫源時所得產(chǎn)物的TEM照片照片圖圖2-4

31、5 其它實驗條件相同時，分別使用其它實驗條件相同時，分別使用Pb(NO3)2(A), PbSO4(B)和和PbCl2(C)作鉛源時所得產(chǎn)物的作鉛源時所得產(chǎn)物的TEM照片照片Cryst. Growth & Design, 2019, 4, 759. J. Crystal Growth 2019, 262, 399. Cryst. Res. Technol. 2019, 39, 198. 2.4.4微波輻射法在無機固相合成中的應(yīng)用微波輻射法在無機固相合成中的應(yīng)用 1.四方晶系四方晶系Pb3O4的合成的合成重要的是重要的是PbO2能強烈吸收微波能強烈吸收微波，而，而Pb3O4不吸收微波不吸收微波，隨

32、著產(chǎn)物的生成，隨著產(chǎn)物的生成，體系溫度下降，這樣就體系溫度下降，這樣就可有選擇地控制可有選擇地控制PbO2的熱分解的熱分解反應(yīng)，只生成反應(yīng)，只生成Pb3O4而不而不生成生成PbO和金屬和金屬Pb。 傳統(tǒng)的合成方法傳統(tǒng)的合成方法PbO + O2470 C30hPb3O4PbO2500W微波輻射法微波輻射法30min2. 堿金屬偏釩酸鹽的制備堿金屬偏釩酸鹽的制備M2CO3 + V2O5 = 2MVO3 + CO2 (M Li, Na, K)傳統(tǒng)的制備堿金屬偏釩酸鹽的方法：傳統(tǒng)的制備堿金屬偏釩酸鹽的方法：制陶法制陶法制備時，首先在制備時，首先在200下預(yù)熱堿金屬下預(yù)熱堿金屬碳酸鹽碳酸鹽2h，再按計量稱取干燥過的粉，再按計量稱取干燥過的粉末與末與V2O5充分研磨混勻，混合物置于充分研磨混勻，混合物置于鉑坩堝中，慢慢升溫到鉑坩堝中，慢慢升溫到700-950，熔，熔融燒結(jié)融燒結(jié)12-14h。步驟是步驟是：先稱取先稱取0.5-5.0 g的的V2O5，再按化學(xué)，再按化學(xué)計量稱取一計量稱取一定量堿金屬定量堿金屬碳酸鹽，放碳酸鹽，放入瑪瑙研缽入瑪瑙研缽中混合研磨中混合研磨至均勻后，至均勻后，移入剛玉坩移入剛玉坩堝中置于家堝中置于家用微波爐中用微波爐中200-500 W微波功率