微波无机合成

1、3.3微波无机合成、微波是指波长1mm0.1m范围内的电磁波，频率范围为300MHz3000GHz。 微波可用于加热，常用于民间微波炉中。 同时，微波作为安全的能量来源，可以加热陶瓷和无机物，可以在短时间内将无机物急剧升温到1800，因此可以用微波化学合成，如超导材料的合成、沸石分子筛的合成和超微粉体的制备、精陶瓷的快速高温烧结和连接等科学引子，微波在整个电磁波谱中的位置通常指的是波长在1m到0.1mm范围内的电磁波，其对应频率范围为300 MHz3000 GHz，如图1所示。 125cm的波长范围用于雷达，其它的波长范围用于无线通信，并规定为家用或工业微波加热设备的微波频率为2450MHz

2、(波长12.2cm )和915MHz (波长32.8cm )，以不干扰这些应用。 家用微波炉的使用频率均为2450MHz。 915MHz的频率主要用于工业加热。 引子，本章内容：一、微波加热技术原理二、微波辐射法在无机合成中的应用、微波无机合成、一、微波加热技术原理、图10-2微波加热系统框图，直流电源提供微波发生器的磁控管所需要的直流电力，微波发生器交替变化作用的被加热物体内的极性分子由于外部电场的变化而摆动，并且由于分子自身的热运动和相邻分子之间的相互作用，分子由于电场的变化而摆动的规则受到干扰和干扰，产生摩擦这样的效果，将一部分能量转换为分子的杂乱运动的能量，使分子运动加剧，被加热物质的

3、温度急速下降微波介质加热效应中，主要起偶极极化和界面极化作用。 介质损耗角正切(tan=/)表示将电磁能转换为热能的物质的能力。 物质在微波场中能够吸收的功率由下式表示：另一方面，微波加热技术的原理与以往的加热方法不同，在微波加热过程中，不是从外部热源而是从材料内部产生热量。 因此，被加热物质的温度梯度和热流与以往的加热方法相反，所以被加热物体不限于大小和形状，也能够加热大小的工件。 与图10-3传统炉和微波炉的加热模式相比，另一方面，微波加热技术的原理实验表明，极性分子溶剂吸收微波能量后被快速加热，非极性分子溶剂几乎不吸收微波能量，升温小。 水、醇类、羧酸类等极性溶剂被微波快速加热，也有沸腾

4、的。 非极性溶剂几乎不升温。 一部分固体物质强烈吸收微波能量，迅速加热升温，但一部分物质几乎不吸收微波能量，升温幅度小，微波加热几乎可以认为是介质加热效果。 一、微波加热技术原理、一、微波加热技术原理、一、微波加热技术原理，根据材料对微波的反射和吸收情况，可分为良导体、绝缘体、微波介质和磁性化合物四种情况。 1良导体金属是良导体，反射微波，因此可以作为微波屏蔽使用，也可以用于传播微波的能量，一般的波导管是黄铜或铝制。 2绝缘体可以用微波透过，正常时吸收的微波功率极小，可以忽略。 玻璃、云母、陶瓷的一部分就是这样的。 3微波介质的性能介于金属和绝缘体之间，在一定程度上吸收微波能量并加热，特别是含

5、水和脂肪的物质，吸收能量的升温效果显着。 4磁性化合物一般类似介质，对微波有反射、透射、吸收的效果。 另一方面，微波加热技术的原理、影响微波加热效果的因素、影响微波加热效果的因素首先是微波加热装置的输出功率和耦合功率，其次是材料的内部固有状态。微波加热所使用的频率通常限定为915MHz和2450MHz，微波装置的输出通常为5005000W，单模腔的微波能量比较集中，输出为1000W左右，在多腔的加热装置中为微波能量在指定的加热装置中，材料的微波吸收能力与材料的介电常数和介电损耗有关，真空的介电常数为1，水的介电常数约为80，但是，由于大多数陶瓷材料的室温介电损耗一般较小，因此，在无机陶瓷材料的

6、加热中，一般使用比家庭用微波炉大的微波源另一方面，微波加热技术的原理是材料的介电损耗越大越容易加热，但大多数材料的介电损耗根据温度而变化，图10-4是氧化铝的微波加热时的介电损耗率的变化情况，图从600开始急速增加，反映在1800附近达到室温时的100倍以上这暗示了微波加热是一定的，因此，在室温和低温下不能通过微波加热的材料很多，在高温下吸收微波能够升温的理由很多。 图10-4氧化铝陶瓷的微波吸收能力随温度而变化，而微波加热技术原理、选择加热速度快，合成材料的结构和性能热惯性小，改善工作环境和工作条件。 微波合成的优点，一、微波加热技术原理，二、微波辐射在无机合成中的应用，一、沸石分子筛的合成

7、2、沸石分子筛的离子交换3、微波辐射法在无机固相反应中的应用4、无机盐在多孔晶体材料中的高度分散5、稀土磷酸盐发光材料的微波合成、一沸石该方法能耗高、条件要求苛刻、周期相对长、釜垢浪费严重，而微波辐射结晶法是1988年发展的一种新的合成技术。 该方法具有条件温和、功耗低、反应速度快、粒度均匀小的特点。 NaA沸石的合成、a型沸石是目前广泛应用的吸附剂，用于脱水、脱氨等，可以代替洗涤剂中的三聚磷钠，得到无磷洗涤物，解决环境污染问题。 基于微波辐射结晶法的独特优点，微波辐射法合成NaA沸石的结果是1沸石分子筛的合成、1沸石分子筛的合成、NaX沸石的微波合成、NaX是低硅氧化铝比的八面沸石，一般在低

8、温水热条件下合成。 根据反应混合物的配合，以及采用的反应温度不同。 结晶时间为几小时到几十小时。 用微波照射法合成NaX沸石，以工业水玻璃为硅源，以铝酸钠为铝源，用氢氧化钠调节反应混合物的碱度，具体的配比(物质的量之比)为SiO2/Al2O3=2.3、Na2O/SiO2=1.4 放射约30分钟后，冷却、过滤、洗涤、干燥得到NaX分子筛原粉，其x射线粉末衍射图与文献完全一致。 在相同配比的反应混合物中，使用传统的电炉加热方法，在100下17h结晶得到NaX分子筛，比较反应时间，微波辐射方法的优势明显，不仅节省时间，而且大幅度降低能耗是很重要的。 1沸石分子筛的合成、1沸石分子筛的合成、总之，用微

9、波照射法合成沸石分子筛具有粒度小、均匀、合成的反应混合物的配合范围宽、再现性好、时间短等诸多优点1沸石分子筛的合成、2沸石分子筛的离子交换、通过微波加热的沸石离子交换方便、迅速、交换度高，可以交换用通常的方法难以进入位置的离子， 特别是在实验室制备小批次离子交换型沸石分子筛样品的大加热室的微波炉，如果能够安装回流冷凝装置和连续供给材料的系统，也可以用于制造大量的样品。 当然，在交换机理、热力学、动力学和交换度、交换率以及常规方法制备的样品和离子占位、配位环境和理化性能等方面的比较工作还有待进一步研究，仅从目前的结果来看，微波加热法是一个很有研究意义的课题，引起沸石分子筛化学界的研究兴趣。 2沸

10、石分子筛的离子交换、3微波辐射法在无机固相反应中的应用、无机固体物质的制备中，目前使用的方法有制陶法、高压法、水热法、溶胶凝胶法、电弧法、熔渣法和化学气相沉积法等。 有些方法需要高温或高压，有些方法难以得到均匀的，有些制造装置过于复杂。 价格昂贵，反应条件苛刻，反应周期过长。 微波放射法与以往的基于热放射、传导的加热方法不同。 由于微波可以直接透过样品，所以内外同时加热，不需要传热过程，可以瞬间达到一定的温度。 微波加热的热能利用率高(可达到50-70 )，能大幅节约能量，而且通过调节微波的输出，可以无情地改变样品的加热状况，使自动控制和连续操作变得容易。 微波加热可以在短时间内向样品转移能量

11、，使样品本身发热，但由于微波设备本身不放射能量，可以避免环境高温，改善工作环境。 另外，微波除热效应外，还有非热效应，可以选择性地加热。 1. Pb3O4的制备、3微波辐射法在无机固相反应中的应用、2 .偏钒酸碱金属盐的制备、3微波辐射法在无机固相反应中的应用、无机盐在4多孔结晶材料中的高度分散、负载催化剂，通常是将具有活性成分的样品在某一温度下加热数小时或数十小时而完成的5稀土磷酸盐发光材料的微波合成、主题微波烧结、微波烧结模式与普通烧结相比，(1)利用材料介电损耗发热，只有试验片在高温炉中，炉体处于冷状态，不需要零件和加热材料，结构简单，制造维护方便。 的双曲馀弦值。 (Al2O3陶瓷等快

12、速加热烧结可以在15分钟以内致密地烧结。 (3)体积性加热，温场均匀，无热应力，有利于复杂形状大零件的烧结。 (4)高效节能，微波烧结热效率达80%以上。 (5)无热源污染，有利于制备高纯度陶瓷。 (6)改善了材料的微观结构和宏观性能，得到了细粒高固件的结构陶瓷材料。 微波烧结的应用，微波烧结不仅适用于结构陶瓷(如Al2O3、ZrO2、ZTA、Si3N4、AlN和BC等)、电子陶瓷(BaTiO3)和超导材料的制备，也适用于金刚石薄膜沉积和光纤棒的气相生长微波烧结可以降低烧结温度，缩短烧结时间，性能上也与传统方法制备的样品大不相同，可以形成致密均匀的陶瓷制品。 并且，可以在导电性金属中加入一定量的陶瓷介质粒子后，通过微波加热烧结，也可以通过微波烧结不同性能的陶瓷。 继陶瓷烧结及陶瓷结合之后，利用微波合成陶瓷材料粉体的研究也在增加，利用氧化物加热反应，在微波场分别用15分钟合成SiC、TiC、NbC、TaC等超硬材料。材料的合成过程可以通过微波加热使化学反应远离平衡状态，从而得到许多常用高温固相反应所不能得到的反应产物。 一般加热的ZrC-