中國粉體網(wǎng)訊  水熱法是以密封在容器中的水為介質(zhì)，在一定的溫度和壓力下，使常溫常壓不溶于水的物質(zhì)溶解并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或再結(jié)晶反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物過飽和析出的一種制備納米材料的方法。

早在1845年，Eschafhautl采用水熱法以硅酸為原料制備出了石英晶體。在早期，水熱法主要用于成礦機(jī)理的研究。1948年，Barrer等模擬天然沸石的形成環(huán)境合成了人造沸石。1985年，Bibby等在非水溶劑中合成了沸石，溶劑熱法合成納米材料進(jìn)入了人們的視野之中。

溶劑熱法的特點

溶劑熱法是利用有機(jī)溶劑將溶解在其中的反應(yīng)物包圍，形成一個基團(tuán)，從而提高了反應(yīng)物的分散度，可以定向獲得一定尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)的材料。

在反應(yīng)體系中，溶劑種類會影響反應(yīng)物活性物種在液相中的濃度、解離程度以及聚合態(tài)分布等，從而改變反應(yīng)過程和反應(yīng)路線，影響最終產(chǎn)物。

此外，有機(jī)溶劑的沸點相對較低，在加熱條件下，反應(yīng)體系的溫度和壓力都處于臨界物濃度和臨界壓力之上，此時的反應(yīng)體系既具有液體的溶解特性，又具有氣體的傳遞特性，可以促進(jìn)或加速常規(guī)條件下難以發(fā)生的反應(yīng)。因此，相比水熱法，溶劑熱法能在相對較低溫度下獲得晶形結(jié)構(gòu)更完美的納米材料。

溶劑熱法的應(yīng)用

金屬與非金屬氧化物

氧化物不止可以在水溶液中合成，有機(jī)溶劑中合成氧化物的相關(guān)報道并不少，并且獲得的產(chǎn)物擁有更特殊的微觀形貌。Sun等人以硝酸鐵作為鐵源，在溶劑熱體系中加入離子液體作為輔助，合成了Fe₃O₄納米團(tuán)簇，這種團(tuán)簇的形貌表現(xiàn)為由納米片堆疊形成的珊瑚狀。談等人以莫來石和尿素為原料，采用溶劑熱方法可合成氮氧化物粉體。

金屬與非金屬化合物

1999年，錢逸泰提出，利用溶劑熱合成手段，以四氯硅烷和氮化鈉作為硅源和氮源，在670°C和450個大氣壓下可制備出晶態(tài)Si₃N₄。Xu等人以乙二醇為溶劑，CH₃COOLi、Mn(CH₃COO)₂和H₃PO₄作為反應(yīng)物，通過溶劑熱法合成一種花狀的LiMnPO₄產(chǎn)物，這種結(jié)構(gòu)是由LiMnPO₄納米晶體自組裝成薄納米帶后，納米帶進(jìn)一步自組裝而成。Ludwig等人在通過微波輔助溶劑熱法在不同水/乙醇比的溶劑中，合成出具有片狀形貌的高結(jié)晶度LiCoPO₄。當(dāng)醇水比改變時，產(chǎn)物的形貌隨之變化，體系溶劑的粘度越大產(chǎn)物的粒徑越小、比表面積越大，電化學(xué)性能隨之增強。

金屬材料

相較于水熱合成，溶劑熱方法在合成功能化金屬方面更具優(yōu)勢，一是其可引入生長控制劑得到多樣化微結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，二是其溶劑環(huán)境更加復(fù)雜可生成多組分合金。

Liu等人采用不同溶劑作為礦化劑、聚合物作為穩(wěn)定劑，通過Ag對Au晶面的特定吸附作用，合成出Ag輔助生長的Au納米線，其直徑僅有1.3nm。Wang等人報道，溶劑熱合成體系中采用油胺作為反應(yīng)溶劑和還原劑，KBr和C₂₁H₃₈ClN·H₂O分別作為封端劑和表面活性劑，可合成球形PdCu納米晶體。

其他材料

溶劑熱法制備材料已經(jīng)取得了許多進(jìn)展，包括核殼材料的制備和元素的摻雜等，其具有可直接得到高結(jié)晶度粉體、粒徑及形貌可調(diào)、產(chǎn)物種類多樣、工藝較簡單耗能低等優(yōu)點，這些優(yōu)點使其在制備先進(jìn)功能材料方面受到廣泛關(guān)注與研究。

陸江鋒等使用紅磷（RP）、氯化鎘、硫脲為反應(yīng)原料，二乙烯三胺為反應(yīng)溶劑，通過簡單的一步溶劑熱法使RP原位生長在硫化鎘（CdS）上，同時部分轉(zhuǎn)化為黑磷（BP），一步得到了BP/RP-CdS三元復(fù)合材料。

楊家添等以Bi（NO₃）₃·5H₂O、Na₂WO₃·2H₂O、AgNO₃為原料，采用溶劑熱法一步制備Ag摻雜與Ag納米顆粒雙重修飾的Ag/Bi₂WO₆復(fù)合光催化劑。

鄒振耀等采用溶劑熱法制備類核殼結(jié)構(gòu)鋰離子電池正極材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂-LiAlO₂。

曹景河等以磷酸和亞磷酸為磷源，采用溶劑熱法成功合成了鋰離子電池磷酸鐵鋰正極材料。

小結(jié)

水熱合成作為一種新型合成手段，彌補了傳統(tǒng)固相合成中反應(yīng)不充分、產(chǎn)物雜質(zhì)多等缺點，由水熱法延伸出的溶劑熱法更加拓展了其在材料合成的應(yīng)用。水熱與溶劑熱合成是制備無機(jī)功能材料與新化合物的重要途徑。

參考資料：

張霞等.水熱與溶劑熱法在合成材料中的應(yīng)用

郭維敏等.水熱法合成納米MoS₂研究與應(yīng)用進(jìn)展

黎雯等.黃鐵礦納米材料制備研究進(jìn)展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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