无机合成反应
人们在微波化学领域中用微波加热反应合成了硅化物、氮化物、碳化物等许多无机化合物,引人注目的是,近年来有重要应用价值的分子筛材料和超细材料的合成中也引入了微波加热方法,同样起到了减少反应时间、节约能源的效果,有时还能改进产物性能。
分子筛材料合成
分子筛独特的选择与择形选择相结合的性能已在吸附分离、催化反应以及离子交换工业中广泛应用,其中分子筛催化已发展成为微波化学催化领域的一个专门学科。用微波加热通过La3 + ,Sm3 + 与沸石分子筛的离子交换来制备分子筛催化剂,由于微波的交变电磁场使阳离子的水合数变少,也使水合离子的形状发生变化,同时可能使离子平动动能大于转动动能,从而加快了离子交换反应进程。在其他工艺条件相同时,微波加热方式所用时间仅为传统加热方式的1/ 30～1/ 40 ,沸石中稀土离子的交换度有显著提高,X射线粉末衍射检测显示微波加热对沸石晶体结构无破坏作用。
以硅溶胶、偏铝酸钠、溴代十六烷基吡啶及氢氧化钠等为原料, 采用传统的电烘箱加热方法, 在80 ℃下晶化,72 h 才能得到MCM241 分子筛。在微波加热条件下进行同样的反应时,由于加热迅速而均匀,晶化时间仅为2 h ,节省了时间,大幅度地降低
了能耗。此方法还可控制生成的MCM241 的晶型和结晶度。特别是当给反应物中加入少量乙二醇时,能显著提高结晶度,减小粒径,得到形态更均匀的MCM241。
NaA 型分子筛膜可用微波加热技术合成,由于微波的体积加热特性,反应物不易烧结,能迅速融合反应,晶化速度较常规加热合成提高10 倍以上,膜中分子筛晶粒大小均匀,较常规加热合成的膜薄,渗透率提高3～4 倍,而且具有一定的选择渗透性 。
超细材料合成
超细粉末材料具有特殊的物化性质,特别是纳米材料以其独特的性能已成为最前沿课题之一。其制备方法有化学沉淀法、气相合成法、金属有机物分解法和溶胶2凝胶法等。无论哪种方法都离不开加热处理,传统加热方法可能使粉末粒子形成团聚体,
影响粉末质量,微波加热方法可解决这一问题。以铝盐和酚醛树脂作原料,采用溶胶2凝胶法在微波炉中可用较低的温度和极短的时间合成粒度5～80 nm 的AlN 纳米微粉,其纯度达到98 %以上。
微波合成AlN 粉末时,升温速度很快,可使活性较高的γ2Al2O3 在未转变为α2Al2O3 之前,就参加了反应,避免了AlN 粉末长大和局部烧结,易于得到高纯、超细的AlN 纳米微粉。戴长虹等[20 ]认为与常规加热方法相比,微波加热使反应机理发生变化,降低
了反应活化能,提高了固相反应速度。制备均分散粒子的关键在于使反应体系爆发性地产生晶种,并使所有晶种同步成长为均匀的颗粒。微波加热使体系中各处的温度基本一致,有利于均匀分散体系的形成。将Bi (NO3) 3 的盐酸溶液与热水混合并加入十二烷基苯磺酸钠溶液,用微波辐照2 min ,然后在室温下陈化一段时间便能得到均分散的珠光BiOCl 微粒。
其他无机化合物合成
在以沉淀CaCO3 ,SiO2 和Al (OH) 3 或Fe2O3 为原料,用微波加热方法制备C3S 时,由于微波的体积加热以及选择性加热特性,反应的诱导期减短,******反应温度降低,比使用传统加热方法更有利于生成C3S ,用Al (OH) 3 作添加剂比用Fe2O3 效果要好
NaBiO3·nH2O 分别和MgCl2·6H2O , Zn (NO3 ) 2 ·6H2O 在微波加热下于120 ℃进行水热反应可定量生成ABi2O6 (A =Mg ,Zn) ,在同样条件下用传统加热方法进行的反应需2～4 倍的时间才能达到这个效果。
用微波处理MgCO3·3H2O , 可制得Mg5 (CO3) 4 (OH) 2·4H2O ,该法简便、准确,产品性能优于水浴加热或水蒸气加热所得产物。
锂离子电池的需求量随着移动通讯技术的迅速发展逐年增大, 为了降低电极材料成本, 用LiOH·H2O和MnO2 为原料在微波加热下能快速合成尖晶石结构LiMn2O4 ,该产物微观结构和电化性能满足电极材料要求。
人们在微波化学领域中用微波加热反应合成了硅化物、氮化物、碳化物等许多无机化合物,引人注目的是,近年来有重要应用价值的分子筛材料和超细材料的合成中也引入了微波加热方法,同样起到了减少反应时间、节约能源的效果,有时还能改进产物性能。
分子筛材料合成
分子筛独特的选择与择形选择相结合的性能已在吸附分离、催化反应以及离子交换工业中广泛应用,其中分子筛催化已发展成为微波化学催化领域的一个专门学科。用微波加热通过La3 + ,Sm3 + 与沸石分子筛的离子交换来制备分子筛催化剂,由于微波的交变电磁场使阳离子的水合数变少,也使水合离子的形状发生变化,同时可能使离子平动动能大于转动动能,从而加快了离子交换反应进程。在其他工艺条件相同时,微波加热方式所用时间仅为传统加热方式的1/ 30～1/ 40 ,沸石中稀土离子的交换度有显著提高,X射线粉末衍射检测显示微波加热对沸石晶体结构无破坏作用。
以硅溶胶、偏铝酸钠、溴代十六烷基吡啶及氢氧化钠等为原料, 采用传统的电烘箱加热方法, 在80 ℃下晶化,72 h 才能得到MCM241 分子筛。在微波加热条件下进行同样的反应时,由于加热迅速而均匀,晶化时间仅为2 h ,节省了时间,大幅度地降低
了能耗。此方法还可控制生成的MCM241 的晶型和结晶度。特别是当给反应物中加入少量乙二醇时,能显著提高结晶度,减小粒径,得到形态更均匀的MCM241。
NaA 型分子筛膜可用微波加热技术合成,由于微波的体积加热特性,反应物不易烧结,能迅速融合反应,晶化速度较常规加热合成提高10 倍以上,膜中分子筛晶粒大小均匀,较常规加热合成的膜薄,渗透率提高3～4 倍,而且具有一定的选择渗透性 。
超细材料合成
超细粉末材料具有特殊的物化性质,特别是纳米材料以其独特的性能已成为最前沿课题之一。其制备方法有化学沉淀法、气相合成法、金属有机物分解法和溶胶2凝胶法等。无论哪种方法都离不开加热处理,传统加热方法可能使粉末粒子形成团聚体,
影响粉末质量,微波加热方法可解决这一问题。以铝盐和酚醛树脂作原料,采用溶胶2凝胶法在微波炉中可用较低的温度和极短的时间合成粒度5～80 nm 的AlN 纳米微粉,其纯度达到98 %以上。
微波合成AlN 粉末时,升温速度很快,可使活性较高的γ2Al2O3 在未转变为α2Al2O3 之前,就参加了反应,避免了AlN 粉末长大和局部烧结,易于得到高纯、超细的AlN 纳米微粉。戴长虹等[20 ]认为与常规加热方法相比,微波加热使反应机理发生变化,降低
了反应活化能,提高了固相反应速度。制备均分散粒子的关键在于使反应体系爆发性地产生晶种,并使所有晶种同步成长为均匀的颗粒。微波加热使体系中各处的温度基本一致,有利于均匀分散体系的形成。将Bi (NO3) 3 的盐酸溶液与热水混合并加入十二烷基苯磺酸钠溶液,用微波辐照2 min ,然后在室温下陈化一段时间便能得到均分散的珠光BiOCl 微粒。
其他无机化合物合成
在以沉淀CaCO3 ,SiO2 和Al (OH) 3 或Fe2O3 为原料,用微波加热方法制备C3S 时,由于微波的体积加热以及选择性加热特性,反应的诱导期减短,******反应温度降低,比使用传统加热方法更有利于生成C3S ,用Al (OH) 3 作添加剂比用Fe2O3 效果要好
NaBiO3·nH2O 分别和MgCl2·6H2O , Zn (NO3 ) 2 ·6H2O 在微波加热下于120 ℃进行水热反应可定量生成ABi2O6 (A =Mg ,Zn) ,在同样条件下用传统加热方法进行的反应需2～4 倍的时间才能达到这个效果。
用微波处理MgCO3·3H2O , 可制得Mg5 (CO3) 4 (OH) 2·4H2O ,该法简便、准确,产品性能优于水浴加热或水蒸气加热所得产物。
锂离子电池的需求量随着移动通讯技术的迅速发展逐年增大, 为了降低电极材料成本, 用LiOH·H2O和MnO2 为原料在微波加热下能快速合成尖晶石结构LiMn2O4 ,该产物微观结构和电化性能满足电极材料要求。
