采用引入晶种的水热合成法制备α—Al3O3纳米粉

采用水热合成法制备α－Al3O3微粉时,水热处理温度需要在大于450℃下才能进行,这在工艺上难以实现,但引入与α－Al3O3具有等结构的晶种,可以增加成核密度,提高成核速率,降低成核的活化能,从而降低相变温度,使水热处理温度降低到200℃以下,并使粉末的煅烧温度降到930℃,实验结果表明,采用添加4％（inmass）α－Al3O3晶种的水热合成法制备的α－Al3O3为粒度分布均匀、颗粒近似球形的纳米级（68nm）的粉末。     

引入晶种对水热合成α-Al2O3微粉的影响

以一水软铝石为前驱物．加入矿化剂和晶种，在水热每件下，可以制出纳米级的氧化铝微粉。通常水热处理温度要求很高。这在工艺上很难实现。引入与α-Al2O3具有等结构的晶种，降低了成核的活化能，可使水热处理温度下降到400℃，同时也缩短了保温时间。试验证明，添加5wt％的α-Al2O3晶种可以水热合成粒度分布均匀、颗粒近似板状的α-Al2O3微粉．晶种的种类和晶种的添加量等对水热过程有很大的影响。     

籽晶在湿化学法制备a-Al2O3微粉过程中的作用

在湿化学法制备a-Al2O3微粉过程中，引入a-Al2O3, a-Fe2O3等籽晶，可以控制a-Al2O3粉末的粒度及颗粒形状，增加相变速度，降低晶相转换温度，因而可以降低水热法制备a-Al2O3微粉的成本，使水热法制备氧化铝实现工业生产成为可能. 本文结合笔者的研究工作，总结了国内外在此方面的研究情况，就籽晶在水热法制备a-Al2O3微粉过程中所起的作用作一综合评述.     

拜耳法制备高纯氧化铝过程中水热深度脱钠

用拜耳法制备高纯氧化铝,将种分得到的高纯三水铝石在不同条件下水热处理脱钠,并对水热产物进行煅烧得高纯氧化铝,分析了水热条件对产物形貌和脱钠效果的影响. 结果表明,水热处理温度约为180℃时,三水铝石[Al(OH)3]转变为一水软铝石(AlOOH),三水铝石晶间的Na2O返溶于水,且转变过程缓慢,升高温度、降低pH值、延长反应时间均能促进转变过程进行.一水软铝石形貌与三水铝石差异巨大,呈玻璃渣状的四方长条晶型堆叠,更疏松无序. 水热产物于1200℃煅烧后,Na2O含量大幅下降,pH为1时煅烧前Na2O含量为0.0163wt%,煅烧后Na2O含量为0.0187wt%.     

真空晶种引入法制备Silicalite-1沸石膜及其性能表征

采用抽真空法在多孔a-Al2O3载体管表面预先引入Silicalite-1沸石晶种,再通过水热合成二次晶化法在涂有Silicalite-1沸石晶种的a-Al2O3载体管上合成沸石膜. 用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合成的沸石分子筛及膜进行了表征,考察了晶种大小、真空度对合成沸石膜渗透性能的影响,用单组分气体渗透实验检测合成沸石膜的渗透性能. XRD检测结果表明,制备的沸石膜是典型的Silicalite-1沸石膜,合成的分子筛粒径分别约为0.2, 0.5, 1和2 mm,且分布均匀;SEM检测结果表明引入的晶种涂层连续、均匀,制备的Silicalite-1沸石膜致密、互生,不存在裂缺;常温常压下,H2/N2和H2/SF6的理想分离系数分别达到4.1和133.2,大于其Knudsen扩散比值3.7和8.7.     

晶粒对以柠檬酸盐溶胶-凝胶法制备的莫来石粉末合成的影响

采用Al(NO3)3和四乙硅酸盐作为原始材料,并使用柠檬酸盐溶胶-凝胶方法制备3Al2O3·2SiO2粉末。加晶种的凝胶采用含有少量结晶的莫来石颗粒放入单相的Al2O3-SiO2凝胶中制做而成,在末加入晶种和加入晶种的单相凝胶中相的形成和热处理温度的关系通过差热分析和X-射线衍射来说明。人们发现加入晶种能够提高莫来石晶体的形成并且降低结晶形成的温度。加入晶种的凝胶中的3Al2O3·2SiO2的最初晶体形成温度约1100℃,甚至含1％晶种的凝胶能够使莫来石非常好的晶化,并且在1200℃下煅烧5h没有任何残余的相。然而,温度即使升高到1250℃,没有晶种的凝胶显示不能完成晶体形成。     

钛酸铋纳米粉体的水热合成及表征

采用分析纯Bi(NO3)3·5H2O和TiO2为原料,以NaOH 为矿化剂,用水热法合成了钛酸铋纳米粉体.讨论了水热反应温度和晶化时间对钛酸铋粉体结构和形貌的影响.研究结果表明,随着水热温度的提高及晶化时间的延长,晶体结晶程度提高;在140～180 ℃和30～72 h的水热条件下,合成了纯的Bi4Ti3O12粉体,其主要由方形片状的纳米晶组成,为典型的钙钛矿结构.并结合实验结果探讨了钛酸铋的水热合成机理.     

水热法低温合成α-Al2O3粉体的影响因素

以工业Al(OH)3为原料,通过引入晶种和矿化剂,用水热法低温合成α-Al2O3粉体.研究了固相含量、原料粒度、水热温度、保温时间、晶种加入量、矿化剂种类等因素对α-Al2O3产率和产物晶粒形貌的影响.结果表明:随固相含量的增加,产物的收率增加,当固相含量增大到8%(质量分数,下同)时,产物的收率开始降低;原料粒度从16 μm减小到2.5μm时,产物的收率增大,当原料粒度减小到1.5μm,产物的收率变化不明显;随着水热温度的升高、水热时间的延长,α-Al2O3含量相对增多,晶粒发育渐趋完善:晶种的引入有效地降低了α-Al2O3成核的活化能,有利于α-Al2O3形成;矿化剂的种类对水热合成α-Al2O3的作用效果差别很大,加入矿化剂KBr更有利于α-Al2O3生成和晶体发育.发育完善的α-Al2O3呈六方柱状,晶体显露{0001}和{11 2 0}面族.最佳的实验工艺条件为:固相含量5%,反应温度390℃,保温时间2h,晶种加入量5%质量分数),填充度40%(体积分数),矿化剂KBr加入量0.5mol/L.     

水热合成技术的研究和应用──Ⅴ.锆酸锶、锆酸钡晶体粉末的制备研究

采用碱性前驱物Ba（OH）2或Sr（OH）2及两性前驱物ZrO（OH）2，水热合成BaZrO3和SrZrO3晶体粉末一系列实验结果表明，在水热温度为150-200℃，KOH浓度0.1～0．8mol／L，时间20～60min的条件下，均能有效合成。在相同的碱度下，延长水热时间或提高温度有利于SrZrO3、BaZrO3晶体粉末的合成、晶化、晶体长大和提高晶体完整性．推荐合成条件：在0．2mol/L的KOH介质中，200℃下水热处理1h文中提出了合成机理并对结果进行了讨论．     

纳米SAPO-34分子筛的制备与表征

本文采用水热合成法制备纳米SAPO-34分子筛,并考查了晶化时间、陈化时间、水含量对纳米SAPO-34分子筛合成的影响,进一步采用XRD、SEM对合成的分子筛进行表征.实验结果表明,在一定范围内,当物料摩尔配比为1(Al2O3)∶2(P2O5)∶0.6(SiO2)∶4(TEAOH)∶107(H2O),室温陈化72 h,200℃晶化时间为24 h时,合成的纳米SAPO-34分子筛相对结晶度较高,平均粒径约为255 nm.     

MgNb2O6陶瓷粉末的共沉淀法制备

以Mg(NO3)2、K8Nb6O19·10H2O为前驱体,以H3BO3做助剂,采用共沉淀法在650℃制备单相的MgNb2O6陶瓷粉末。该方法将MgNb2O6陶瓷的合成温度降低约500℃。通过XRD结合ICP-MS定量分析其物相组成。加入硼酸有利于推动合成MgNb2O6单相晶体的热力学过程。加入硼酸的量不同,合成的陶瓷粉末形貌不同。硼酸与前驱体粉末中的金属离子形成低共熔化合物,易于在较低温度下使前驱物粉体形成液相从而促进反应进行。     

WO_3八面体的水热制备及其吸附性能研究

以二水钨酸钠(Na_2WO_4·2H_2O)为钨源,采用水热合成法制备了立方相WO_3八面体粉末。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶体结构与形貌进行表征和分析。以亚甲基蓝为目标吸附物,测定了样品的吸附性能,研究了无水硫酸钠(Na_2SO_4)加入量对氧化钨结构、形貌及吸附性能的影响。结果表明:随着Na_2SO_4的加入量增加,水热产物WO_3的形貌和晶型都发生了转变,晶型从六方(Hexagonal)晶型转变为立方(Cubic)晶型。具有六方和立方双相结构的WO_3-3.8756样品具有最高的吸附性能。     

水热法合成α-Al2O3粉体的工艺因素研究

以工业Al(OH)3为起始原料,以α-Al2O3纳米粉为晶种,以KBr作为矿化剂,采用水热法制备了α-Al2O3粉体,利用正交设计法研究了水热反应体系的固含量和pH值、α-Al2O3纳米粉加入量、KBr浓度、填充度以及反应温度和保温时间等工艺因素对合成产物中α-Al2O3含量的影响,试验得出并验证了最优方案,分析了采用最优方案合成产物的显微结构.结果表明:1)各因素对α-Al2O3产率的影响程度从大到小的顺序为:水热温度、纳米α-Al2O3加入量、KBr浓度、固含量、pH值、保温时间、填充度,且随水热温度的升高、纳米α-Al2O3加入量的增加以及pH值的降低,α-Al2O3产率逐渐增加;2)最优方案为:固含量5%,水热温度390 ℃,纳米α-Al2O3加入量5%,pH值5,保温时间4 h,填充度30%,KBr浓度1.0 mol·L-1;3)采用最优方案合成出的产物中α-Al2O3含量达100%,并且α-Al2O3晶体发育比较完善,呈六棱柱状.     

晶化条件对合成亚微米NaA分子筛的影响

以硅溶胶为硅源、偏铝酸钠为铝源,通过水热合成法制备亚微米NaA分子筛,探究晶化条件对合成NaA分子筛的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析手段表征合成样品的物相、结晶度、形貌和粒径大小。结果表明:在碱度为n(H_2O)/n(Na_2O)=30,30℃陈化24h条件下,最佳的晶化温度为100℃,晶化时间为1h,在最佳条件下合成的A型分子筛晶型完整、粒度分布均匀、粒径为300~500nm。     

L沸石合成及其影响因素的研究

采用水热合成法成功合成出高结晶度的L沸石.合成初始凝胶(物质的量)组成为5.4K2O:5.7Na2O:1Al2O3:30SiO2:500H2O,反应温度为175℃,反应时间为24 h.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对合成的沸石分子筛进行了表征.XRD检测结果表明:制备的沸石具有L沸石典型特征峰,结晶度较高.SEM检测结果表明:合成的L沸石分子筛呈圆柱状,粒径约为1 μm,大小均匀.由于L沸石晶化区间相对狭窄,合成过程中须严格控制反应条件,所以又全面考察了水热合成条件对L沸石晶化的影响,结果表明:nSiO2/nAl2O3、Nh2o/n(Na2O+K2O)、nNa2O/n(Na2O+K2O)对结晶过程影响很大;陈化可以较好地减小晶粒尺寸,增加晶粒均匀度.     

低温低碱浓度条件下水热法制备锆钛酸铅粉体

以Pb(NO3) 2、ZrOCl2·8H2O 和TiCl4作为原料,NaOH作为矿化剂,水热合成锆钛酸铅粉体.系统研究了物质的量比Pb/(Zr,Ti)、矿化剂NaOH浓度、反应温度、反应时间4个因素对PZT晶相形成和粉体形貌的影响.结果表明Pb/(Zr,Ti)在1.7～2.0,NaOH的浓度为1 mol/L、反应温度为200 ℃、时间2 h的水热条件下,可以合成结晶良好的Pb(Zr,Ti)O3粉末.     

含CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷的制备工艺分析

采用熔融冷却法制备了组分为55SiO2-20Al2O3-5CaO-20CaF2及45SiO2-20Al2O3-10CaO-25CaF2两组玻璃,并通过热分析测定了玻璃的转变温度、核化温度和晶化温度。采取等温热处理工艺在不同温度下对两组玻璃进行3h晶化热处理并对热处理后的试样进行物相结构、透光率和微观形貌的表征。结果表明,将玻璃进行等温晶化热处理能制备含CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷;增加组分中CaF2及CaO的含量能提高体系的玻璃转变温度及成核温度;提高热处理温度使析晶程度增大,透光率下降;CaF2和CaO在玻璃中可引起成分偏聚而产生分相,提高玻璃的析晶程度。     

水热法制备BiFeO_3粉体

以FeC l3.6H2O和B i(NO3)3.5H2O为原料,氨水为沉淀剂,KOH为矿化剂,采用共沉淀法制备前驱物,水热法合成了纯相的B iFeO3粉体。X射线衍射结果表明,在160℃,碱浓度仅为0.15 mol/L的水热条件下,即可合成纯相的B iFeO3粉体。该工艺大大降低了水热温度,减小了碱浓度,从而节约了能源,降低了成本,减轻了碱对水热设备的腐蚀。扫描电镜显示,前驱沉淀物陈化时间为1 d时,水热制备的B iFeO3粉体中有发育良好的六方短柱状晶体形成;陈化时间增加到3 d时,所得B iFeO3粉体呈双层板状。差热-失重分析表明,所得B iFeO3粉体的尼尔温度(TN)为301℃,居里温度(TC)为828℃,分解温度为964℃。     

在粗孔a-Al_2O_3载体上合成NaA沸石膜

采用稀释的水玻璃作为分散介质配成0.5%(w)的NaA沸石悬浮液,对粗孔a-Al2O3(孔径3~5 mm)载体管修饰并预涂晶种,进一步采取原位水热晶化法在a-Al2O3载体管外表面制备NaA沸石膜. 重复合成5次后,在载体表面形成一层致密、连续的沸石晶体层. 由XRD确定该晶体为A型沸石,由SEM可观察到膜厚约15~20 mm,膜表面上的沸石晶体大小约为3~5 mm,晶体之间紧密孪生在一起,看不出晶间空隙. 制备的NaA沸石膜的H2渗透率为3.0510-6 mol/(m2sPa), 对H2/N2和H2/C3H8的理想分离因数分别为6.9和15.6,超过对应的努森扩散值3.74和4.69,说明所制备的NaA沸石膜具有分子筛分性能.     

WO_3/BiOBr复合催化剂的制备及可见光催化降解甲基橙

以Bi(NO_3)5·5H_2O、Na Br、H_2WO_4为原料,采用一步水热合成法合成不同n(W)∶n(Br)的WO_3/BiOBr复合催化剂,并通过SEM和TEM对催化剂进行表征分析。以甲基橙为探针污染物,考察前驱液pH、水热温度、水热时间和n(W)∶n(Br)对WO_3/BiOBr复合催化剂活性的影响。结果表明,在pH为10.2、100℃水热时间6 h合成n(W)∶n(Br)为0.02的WO_3/BiOBr复合催化剂活性最好,光照120 min后,对目标污染物的降解率达99.39%,较BiOBr催化剂(合成条件为原始pH值,100℃水热反应6 h)提高了30.85%。采用水热合成法制备的WO_3/BiOBr复合催化剂具有良好的可见光活性。