納米科學與技術(shù)第三章

納米顆粒的制備方法★氣相法氣相法制備的主要納米粒子種類（1）低壓氣體蒸發(fā)法納米金屬、合金或離子化合物、氧化物（2）活性氫－熔融金屬反應法納米金屬，納米氮化物（3）濺射法納米金屬（4）流動液面上真空蒸度法納米金屬（5）通電加熱蒸發(fā)法納米碳化物（6）混合等離子法納米金屬（7）激光誘導化學氣相沉積納米Si等（8）爆炸絲法納米金屬、納米金屬氧化物（9）化學氣相凝聚法納米陶瓷粉體(1)低壓氣體蒸發(fā)法在低壓的氬、氮等惰性氣體中加熱金屬，使其蒸發(fā)后形成納米顆粒?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)惰性氣體壓力，蒸發(fā)物資的分壓(即蒸發(fā)溫度和速率)，或惰性氣體的溫度，來控制納米微粒粒徑的大小?？芍苽涞奈镔|(zhì)包括：金屬、CaF2、NaCl、FeF等離子化合物、過渡金屬氧化物及易升華的氧化物等(2)活性氫-熔融金屬反應法原理：含有氫氣的等離子體與金屬間產(chǎn)生電弧，使金屬熔融，電離的N2、Ar等氣體和H2溶入熔融金屬，然后釋放出來，在氣體中形成了金屬的超微粒子，用離心收集器、過濾式收集器使微粒與氣體分離而獲得納米微粒。優(yōu)點：納米微粒的生成量隨等離子氣體中的氫氣濃度增加而上升。制備納米粒子種類：Fe、TiN、AlN(3)濺射法原理：由于兩極間的輝光放電使Ar離子形成，在電場作用下，Ar離子沖擊陰極靶材表面，使靶材原子從其表面蒸發(fā)出來形成超微粒子，并在附著面上沉積下來。優(yōu)點：(i)可制備多種納米金屬，包括高熔點和低熔點金屬；(ii)能制備多組元的化合物納米顆粒，如Al52Ti48、Cu19Mn9等；(iii)通過加大被濺射的陰極表面可提高納米微粒的獲得量。5第一部分真空鍍膜基礎(chǔ)1.1氣體與固體的相互作用氣體與固體相互作用后的結(jié)合，主要是通過物理吸附和化學吸附來實現(xiàn)的。一個氣相原子入射到基體表面，能否被吸附，是物理吸附還是化學吸附，是一個比較復雜的問題。固體表面與體內(nèi)在晶體結(jié)構(gòu)上的一個重大差異是原子或分子間的結(jié)合化學鍵中斷，原子或分子在固體表面形成的這種間斷鍵稱為不飽和鍵或懸掛鍵，它具有吸引外來原子或分子的能力。入射到基體表面的氣相原子被這種不飽和鍵吸引住的現(xiàn)象稱為吸附。如果用鍵的觀點加以考慮，物理吸附是因為固體表面上的原子鍵已處于飽和狀態(tài)，表面變得不活潑，表面上只是由于范德瓦爾斯力(分子力)、電偶極子和四重極子等靜電的相互作用使原子和分子間產(chǎn)生吸附作用而結(jié)合;化學吸附則是由于物體表面上的原子鍵不飽和而與表面附近原子和分子進行結(jié)合，其中包括共有或交換電子的離子結(jié)合、原子結(jié)合、金屬結(jié)合等。(1)物理吸附物質(zhì)都是由原子、分子所組成，原子中帶正電的原子核和帶負電的電子之間的靜電力以及電子在運動過程中某些特定的相互聯(lián)系是分子力產(chǎn)生的原因，因此分子力永遠存在于任何相同或不同分子之間。分子力的作用是使分子聚集在一起，在空間上形成某種規(guī)則的有序排列。分子無規(guī)則的熱運動又將破壞這種有序排列而使分子分散開來。(2)化學吸附化學吸附的力是價鍵力，包括離子鍵力、共價鍵力和金屬鍵力。價鍵力的作用是使原子、原子團、離子或分子在空間作周期性排列。固體表面的分子與內(nèi)部分子處于不同狀態(tài)，有剩余空懸鍵即剩余價鍵力存在。它的作用距離較分子力作用距離更小，約為0.1-0.3nm，并且有方向性和飽和性。當氣相分子進入剩余價鍵力的作用距離且該力尚未飽和時，氣相分子就會被吸附在固體(基片)的表面上，這就是化學吸附現(xiàn)象。61.2吸附幾率和吸附時間向表面碰撞的分子，失去動能被表面所吸附或反射回到空間中去，被吸附的分子同固體之間或在其自身的內(nèi)部通過能量的再分配，最后穩(wěn)定于某一水平面上。被吸附的分子在表面停留期間有時會得到解吸活化能而從表面上脫附，再回至lJ空間去，其解吸的幾率可以根據(jù)物理吸附和化學吸附分別予以考慮。產(chǎn)生物理吸附的幾率稱為冷凝系數(shù)，產(chǎn)生化學吸附的幾率稱為粘著幾率。就氣體而言，冷凝系數(shù)介于0.1和1之間;就蒸發(fā)金屬而言，可近似考慮為1;清潔金屬表面的粘著幾率在0.1和1的范圍內(nèi)。而且溫度越高，粘著幾率越小。被吸附的氣體分子停留在表面上的時間，可通過平均吸附時間(即從吸附到表面至從表面解吸所需的時間的平均值)來確定。由于與鍍膜技術(shù)有關(guān)的一些金屬材料的解吸激活能Ed值均較大，故膜材在基片上停留時間是較長的。第一部分真空鍍膜基礎(chǔ)71.3薄膜的形成

薄膜在基片上的成長過程可以通過電子顯微鏡來觀察。當入射的膜材蒸汽在基片上凝結(jié)時，最初出現(xiàn)大量晶核。例如在300度時向巖鹽上蒸鍍金，每平方厘米面積上可以產(chǎn)生大約10的11次方個晶核，核的大小約為2nm，而且這些晶核在基片表面上隨機分布，它們之間的距離為30nm。然后，晶核繼續(xù)長大，但數(shù)量并不顯著增多，入射原子在表面上的自由移動，并把已有的晶核連接起來，并反射或吸解掉成核位置以外的撞擊原子。當晶核生長到相互接觸時，即開始合并，這時幾何形狀和方位迅速發(fā)生變化。此時如果切斷入射的膜材蒸汽，合并現(xiàn)象就會停止，但是己經(jīng)合并的晶核，其合并過程仍會繼續(xù)進行。一個晶核的再結(jié)晶過程對于確定最終的薄膜結(jié)構(gòu)非常重要。再結(jié)晶的程度和消失的晶向，一定程度取決于有關(guān)晶核的大小。一般來說是較大的晶核吃掉較小的晶核。當結(jié)晶不斷接合時，就構(gòu)成了一種網(wǎng)膜，網(wǎng)膜上分布著不規(guī)則的形狀開口。當膜的平均厚度進一步增加時，網(wǎng)膜就發(fā)展成為連續(xù)的薄膜。這時入射膜材的原子即開始撞擊同類原子，其結(jié)合能即可提高，因此反射或解吸現(xiàn)象明顯減少。膜的生長在蒸發(fā)與濺射兩種不同工藝中是不同的。一般來說，就最初所成的孤立的晶核結(jié)構(gòu)而言，濺射法晶核形狀小，數(shù)目多，密度大。第一部分真空鍍膜基礎(chǔ)8第一部分真空鍍膜基礎(chǔ)1.3薄膜的形成靶材粒子入射到基片上，在沉積成膜的過程中有幾個問題必須考慮。(1)沉積速率沉積速率Q是指從靶材上濺射出來的物質(zhì)，在單位時間內(nèi)沉積到基片上的厚度，該速率與濺射率S成正比，即有:式中，C為與濺射裝置有關(guān)的特征常數(shù);I為離子流;S為濺射率上式表明，對于一定的濺射裝置(即C為確定值)和一定的工作氣體，提高沉積速率的有效辦法是提高離子流工。但是，如前所述，在不增高電壓的條件下，增加丁值就只有增高丁作氣體的壓力。圖2.4示出了氣體壓力與濺射率的關(guān)系曲線。由圖可知，當壓力增高到一定值時，濺射率將開始明顯下降。這是由于靶材粒子的背反射和散射增大所引起的。事實上，在大約10Pa的氣壓下，從陰極靶濺射出來的粒子中，只有10%左右才能夠穿越陰極暗區(qū)，所以由濺射率來考慮氣壓的最佳值是比較適當?shù)?。當然，應注意氣壓升高對薄膜質(zhì)量的影響。圖1濺射率與Ar氣壓強的關(guān)系9第一部分真空鍍膜基礎(chǔ)1.3薄膜的形成(2)沉積薄膜的純度

為了提高沉積薄膜的純度，必須盡量減少沉積到基片上的雜質(zhì)的量。這里所說的雜質(zhì)主要是指真空室的殘余氣體。因為通常有約百分之幾的濺射氣體分子注入沉積薄膜中，特別是在基片加偏壓時。欲降低殘余氣體壓力，提高薄膜的純度，可采取提高本底真空度和增加送氫量這兩項有效措施。(3)沉積過程中的污染眾所周知，在通入濺射氣體之前，把真空室內(nèi)的壓強降低到高真空區(qū)內(nèi)是很有必要的，因此原有工作氣體的分壓極低。即便如此，仍可存在許多污染源:(a)真空室壁和真空室中的其他零件可能會有吸附氣體，如水蒸氣和二氧化碳等。由于輝光放電中電子和離子的轟擊作用，這些氣體可能重新釋出。因此，可能接觸輝光的一切表面都必須在沉積過程中適當冷卻，以便使其在沉積的最初幾分鐘內(nèi)達到熱平衡。(b)在濺射氣壓下，擴散泵抽氣效力很低，擴散泵油的回流現(xiàn)象十分嚴重。由于阻尼器各板間的距離相當于此壓強下平均自由程的若干倍，故僅靠阻尼器將不足以阻止這些氣體進入真空室。因此，通常需要在放電區(qū)與阻尼器之間進行某種形式的氣體調(diào)節(jié)，例如在系統(tǒng)中利用高真空閥門作為節(jié)氣閥，即可輕易地解決這一問題。另外，如果將阻尼器與渦輪分子泵結(jié)合起來，代替擴散泵，將會消除這種污染。(C)基片表面的顆粒物質(zhì)將會使薄膜產(chǎn)生針孔和形成沉積污染，因此，沉積前應對基片進行徹底清洗，盡可能保證基片不受污染或不攜帶微粒狀污染物。10第一部分真空鍍膜基礎(chǔ)1.4薄膜技術(shù)在各種薄膜沉積技術(shù)中，磁控濺射技術(shù)由于能制備高熔點材料、復合材料薄膜以及沉積速率快、可控性好等優(yōu)點得到了日益廣泛的應用。目前，磁控濺射鍍膜已經(jīng)成為工業(yè)鍍膜生產(chǎn)中最主要的技術(shù)之一。薄膜技術(shù)主要包括薄膜的制備技術(shù)和薄膜材料研究，薄膜的制備技術(shù)又稱為鍍膜技術(shù)。薄膜的制備方法以氣相沉積方法為主，包括物理氣相沉積方法（PVD）和化學氣相沉積方法(CVD)。物理氣相沉積(PVD)工藝方法分類11

用高能粒子(大多數(shù)是由電場加速的氣體正離子)撞擊固體表面(靶)，使固體原子(分子)從表面射出的現(xiàn)象稱為濺射。濺射現(xiàn)象很早就為人們所認識，通過前人的大量實驗研究，我們對這一重要物理現(xiàn)象得出以下幾點結(jié)論:

(1)濺射率隨入射離子能量的增加而增大;而在離子能量增加到一定程度時，由于離子注入效應，濺射率將隨之減小;(2)濺射率的大小與入射粒子的質(zhì)量有關(guān):(3)當入射離子的能量低于某一臨界值(閥值)時，不會發(fā)生濺射;(4)濺射原子的能量比蒸發(fā)原子的能量大許多倍;(5)入射離子的能量很低時，濺射原子角分布就不完全符合余弦分布規(guī)律。角分布還與入射離子方向有關(guān)。從單晶靶濺射出來的原子趨向于集中在晶體密度最大的方向。(6)因為電子的質(zhì)量很小，所以即使使用具有極高能量的電子轟擊靶材也不會產(chǎn)生濺射現(xiàn)象。由于濺射是一個極為復雜的物理過程，涉及的因素很多，長期以來對于濺射機理雖然進行了很多的研究，提出過許多的理論，但都難以完善地解釋濺射現(xiàn)象。2.1濺射機理第二部分濺射及輝光放電12

濺射出來的物質(zhì)沉積到基片或工作表面形成薄膜的方法稱為濺射鍍膜法。濺射鍍膜基于荷能離子轟擊靶材時的濺射效應，而整個濺射過程都是建立在輝光放電的基礎(chǔ)之上的，即濺射離子都來源于氣體放電。不同的濺射技術(shù)所采用的輝光放電方式有所不同，直流二極濺射利用的是直流輝光放電，磁控濺射是利用環(huán)狀磁場控制下的輝光放電。

輝光放電是在真空度約為一的稀薄氣體中，兩個電極之間加上電壓時產(chǎn)生的一種氣體放電現(xiàn)象。設有圖2那樣的一個直流氣體放電體系。在陰陽兩極之間由電動勢為的直流電源提供電壓和電流，并以電阻作為限流電阻。在電路中，各參數(shù)之間應滿足下述關(guān)系：

V=E-IR2.2輝光放電第二部分濺射及輝光放電132.2輝光放電第二部分濺射及輝光放電

圖2直流氣體放電體系模型及伏安特性曲線（a）直流氣體放電體系模型(b)氣體放電的伏安特性曲線使真空容器中Ar氣的壓力保持為，并逐漸提高兩個電極之間的電壓。在開始時，電極之間幾乎沒有電流通過，因為這時氣體原子大多仍處于中性狀態(tài)，只有極少量的電離粒子在電場的作用下做定向運動，形成極為微弱的電流，即圖2(b)中曲線的開始階段所示的那樣。隨著電壓逐漸地升高，電離粒子的運動速度也隨之加快，即電流隨電壓上升而增加。當這部分電離粒子的速度達到飽和時，電流不再隨電壓升高而增加。此時，電流達到了一個飽和值（對應于圖曲線的第一個垂直段）。當電壓繼續(xù)升高時，離子與陰極之間以及電子與氣體分子之間的碰撞變得重要起來。在碰撞趨于頻繁的同時，外電路轉(zhuǎn)移給電子與離子的能量也在逐漸增加。一方面，離子對于陰極的碰撞將使其產(chǎn)生二次電子的發(fā)射，而電子能量也增加到足夠高的水平，它們與氣體分子的碰撞開始導致后者發(fā)生電離，如圖2(a)所示。這些過程均產(chǎn)生新的離子和電子，即碰撞過程使得離子和電子的數(shù)目迅速增加。這時，隨著放電電流的迅速增加，電壓的變化卻不大。這一放電階段稱為湯生放電。在湯生放電階段的后期，放電開始進入電暈放電階段。這時，在電場強度較高的電極尖端部位開始出現(xiàn)一些跳躍的電暈光斑。因此，這一階段稱為電暈放電。14在湯生放電階段之后，氣體會突然發(fā)生放電擊穿現(xiàn)象。這時，氣體開始具備了相當?shù)膶щ娔芰Γ覀儗⑦@種具備了一定的導電能力的氣體稱為等離子體。此時，電路中的電流大幅度增加，同時放電電壓卻有所下降。這是由于這時的氣體被擊穿，因而氣體的電阻將隨著氣體電離度的增加而顯著下降，放電區(qū)由原來只集中于陰極邊緣和不規(guī)則處變成向整個電極表面擴展。在這一階段，氣體中導電粒子的數(shù)目大量增加，粒子碰撞過程伴隨的能量轉(zhuǎn)移也足夠地大，因此放電氣體會發(fā)出明顯的輝光。電流的繼續(xù)增加將使得輝光區(qū)域擴展到整個放電長度上，同時，輝光的亮度不斷提高。當輝光區(qū)域充滿了兩極之間的整個空間之后，在放電電流繼續(xù)增加的同時，放電電壓又開始上升。上述的兩個不同的輝光放電階段常被稱為正常輝光放電和異常輝光放電階段。異常輝光放電是一般薄膜濺射或其他薄膜制備方法經(jīng)常采用的放電形式，因為它可以提供面積較大、分布較為均勻的等離子體，有利于實現(xiàn)大面積的均勻濺射和薄膜沉積。隨著電流的繼續(xù)增加，放電電壓將會再次突然大幅度下降，而電流強度則會伴隨有劇烈的增加。這表明，等離子體自身的導電能力再一次地迅速提高。此時氣體放電開始進入弧光放電階段。2.2輝光放電第二部分濺射及輝光放電15平面磁控濺射靶采用靜止電磁場，磁場為曲線形。其工作原理如圖3所示。電子在電場作用下，加速飛向基片的過程中與氫原子發(fā)生碰撞。若電子具有足夠的能量(約為30eV)。時，則電離出Ar+并產(chǎn)生電子。電子飛向基片，Ar+在電場作用下加速飛向陰極濺射靶并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子(或分子)沉積在基片上形成薄膜。二次電子e1在加速飛向基片時受磁場B的洛侖茲力作用，以擺線和螺旋線狀的復合形式在靶表面作圓周運動。該電子e1的運動路徑不僅很長，而且被電磁場束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)。在該區(qū)中電離出大量的Ar+用來轟擊靶材，因此磁控濺射具有沉積速率高的特點。隨著碰撞次數(shù)的增加，電子e1的能量逐漸降低，同時，e1逐步遠離靶面。低能電子e1將如圖3中e3那樣沿著磁力線來回振蕩，待電子能量將耗盡時，在電場E的作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳給基片的能量很小，使基片溫升較低。在磁極軸線處電場與磁場平行，電子e2將直接飛向基片。但是，在磁控濺射裝置中，磁極軸線處離子密度很低，所以e2類電子很少，對基片溫升作用不大。3.1磁控濺射工作原理第三部分磁控濺射圖3磁控濺射原理圖綜上所述，磁控濺射的基本原理就是以磁場改變電子運動方向，束縛和延長電子的運動路徑，提高電子的電離概率和有效地利用了電子的能量。因此，在形成高密度等離子體的異常輝光放電中，正離子對靶材轟擊所引起的靶材濺射更加有效，同時受正交電磁場的束縛的電子只能在其能量將要耗盡時才能沉積在基片上。這就是磁控濺射具有“低溫”、“高速”兩大特點的機理。16一般的濺射沉積方法具有兩個缺點。第一，濺射方法沉積薄膜的沉積速度較低第二，濺射所需的工作氣壓較高，否則電子的平均自由程太長，放電不容易維持。這兩個缺點的綜合效果是氣體分子對薄膜產(chǎn)生污染的可能性較高。因而，磁控濺射技術(shù)作為一種沉積速度較高，工作氣體壓力較低的濺射技術(shù)具有獨特的優(yōu)越性。磁控濺射技術(shù)的主要優(yōu)缺點如下：

（1）沉積速率大。磁控濺射技術(shù)可以得到很大的離子流，大大地提高了濺射速率和沉積速率。與其它濺射方式相比，磁控濺射生產(chǎn)能力高，產(chǎn)量高，因此廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。

（2）功率效率高。

（3）濺射能量低。磁控靶施加的電壓低，等離子體被磁場約束在陰極附近，這樣可抑制能量較高的帶電粒子入射到基片上。

（4）基片溫度低。隨著電子碰撞次數(shù)的增加，其能量消耗殆盡，并逐步遠離靶面，并在電場作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳給基片的能量很小，致使基片溫升較低。

（5）靶刻蝕不均勻。對于小型圓形靶而言，由于靶磁場不均勻，使其局部位置刻蝕速率較大，使靶材利用率僅為一。為提高靶材利用率，可采取一定措施改變磁場分布，還可以使磁鐵在陰極中移動來提高靶材利用率。3.2磁控濺射的特點第三部分磁控濺射17

（1）表面改性技術(shù)中的應用應用磁控濺射技術(shù)，可以根據(jù)需要，在材料和構(gòu)件表面沉積一層薄膜，從而提高其表面的力學性能、抗腐蝕性能、耐磨損性能、抗高溫氧化以及改善表面光學和電學的性能。由該技術(shù)沉積的薄膜與基材的結(jié)合，比其它方法所沉積的薄膜牢固得多。（2）開發(fā)新材料

人們可以利用磁控濺射技術(shù)制備新材料，或開發(fā)材料新用途。例如：使用兩種金屬靶合成濺射，可方便地獲取所需成份比例的合金膜。應用磁控濺射技術(shù)甚至可方便地獲得多成份超晶格的薄膜。3.3磁控濺射在材料科學中的應用第三部分磁控濺射3.4磁控濺射沉積的薄膜特點:（1）牢固濺射薄膜與基板有著極好的附著力，機械強度也得到了改善，因此薄膜的牢固度大大增強。（2）致密濺射的薄膜聚集密度普遍提高了。從顯微照片看，濺射薄膜表面微觀形貌比較精致細密，表面均方根粗糙度比較小。（3）優(yōu)質(zhì)濺射的薄膜均具有優(yōu)異的性能，如濺射的金屬膜普遍具有良好的光學性能，它們的光學常數(shù)k/n的比值大，反射率高，更接近于塊狀材料。有些濺射薄膜不僅具有良好的光學、電學性能，而且具有某些特殊性能。附圖附圖1輝光放電附圖2靶材刻蝕附圖附圖3磁控靶面（采用全靶面刻蝕）附圖附圖42DFEM磁場位型模擬附圖53DFEM磁場位型模擬★液相法方法制備的主要納米粒子種類（1）水熱法納米氧化物、納米金屬（水熱還原)（2）噴霧法納米氧化物、金屬鹽（3）凍結(jié)干燥法納米氧化物（4）溶膠－凝膠法納米氧化物（5）輻射化學合成法納米金屬★固相法3.2納米顆粒的制備方法方法制備的主要納米粒子種類

化學合成法納米Fe2O3

粉碎法金屬或合金納米粉體總結(jié)：水熱法

水熱法（HydrothermalSynthesis）是在特制的密閉反應容器里（高壓釜），采用水溶液作為反應介質(zhì)，通過對反應容器加熱，創(chuàng)造一個相對高溫（100-1000℃）、高壓（1-100MPa）的反應環(huán)境，使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解并重結(jié)晶，從而進行無機合成與材料處理的一種有效方法?？偨Y(jié)：水熱法的分類按反應和研究目的的不同，可分為水熱晶體生長（用來生長各種單晶）、水熱反應（用來制備各種功能陶瓷粉體）、水熱處理反應（完成某些有機反應或?qū)σ恍┪：θ祟惿姝h(huán)境的有機廢棄物進行處理）、水熱燒結(jié)反應（在相對較低的溫度下完成對某些陶瓷材料的燒結(jié)）等?？偨Y(jié)：水熱反應設備的分類按反應設備分類釜式間歇水熱反應：以反應釜作為反應容器，間歇性投料和獲取產(chǎn)品，非穩(wěn)態(tài)。管式連續(xù)水熱反應：以金屬列管作為反應容器，儀器控制連續(xù)投料并獲取產(chǎn)品。總結(jié)：水熱法溫度壓力的分類按反應溫度分類中溫中壓：100-240℃，1-20MPa高溫高壓：大于240℃，大于20MPa總結(jié)：水熱反應工藝

高壓釜是進行高溫高壓水熱與溶劑熱合成的基本設備，研究的內(nèi)容和水平在很大程度上都取決于反應釜的性能和效果。在高壓容器的材料選擇上，要求機械強度大、耐高溫、耐腐蝕和易加工，高壓容器一般用特種不銹鋼制成,釜內(nèi)襯有化學惰性材料，如Pt、Au等貴金屬和聚四氟乙烯等耐酸堿材料。總結(jié)：高壓反應釜的分類（1）按密封方式分類：自緊式高壓釜，外緊式高壓釜；（2）按密封的機械結(jié)構(gòu)分類：法蘭盤式，內(nèi)螺塞式，大螺帽式，杠桿壓機式；（3）按壓強產(chǎn)生方式分類：內(nèi)壓釜（靠釜內(nèi)介質(zhì)加溫形成壓強，根據(jù)介質(zhì)填充度可計算其壓強），外壓釜（壓強由釜外加入并控制）；（4）按加熱方式分類：外熱高壓釜（在釜體外部加熱），內(nèi)熱高壓釜（在釜體內(nèi)部安裝加熱電爐）；（5）按實驗體系分類：高壓釜（用于封閉體系的實驗），流動反應器和擴散反應器（用于開放系統(tǒng)的實驗，能在高溫高壓下使溶液緩慢地連續(xù)通過反應器，可隨時提取反應液）。簡易高壓反應釜實物圖總結(jié)：高壓反應釜的分類帶攪拌高壓反應釜裝置圖總結(jié)：高壓反應釜的分類總結(jié)：工藝流程混合攪拌取釜干燥釜式總結(jié)：水熱法局限性該法往往只適用于氧化物功能材料或少數(shù)一些對水不敏感的硫族化物的制備與處理，而對其他一些對水敏感（與水反應、水解、分解或不穩(wěn)定）的化合物如磷（砷）酸鹽分子篩三維骨架結(jié)構(gòu)材料的制備與處理就不太適用?？偨Y(jié)：溶劑熱法

溶劑熱法（SolvothermalSynthesis），將水熱法中的水換成有機溶劑或非水溶媒（例如：有機胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用類似于水熱法的原理，以制備在水溶液中無法長成，易氧化、易水解或?qū)λ舾械牟牧稀?/p>

如III-V族半導體化合物、氮化物、硫族化合物、新型磷（砷）酸鹽分子篩三維骨架結(jié)構(gòu)等。總結(jié)：水熱溶劑熱法的特點1）水熱和溶劑熱條件下物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學反應性與通常的條件相比有較大的改變，反應物反應性能改變、活性提高，溶劑熱條件下的化學反應與常態(tài)大不相同，其產(chǎn)物有獨特性。水熱和溶劑熱條件下的反應在通常條件下難于發(fā)生。

2）水熱和溶劑熱條件下易于生成中間態(tài)、介穩(wěn)態(tài)及特殊相，能夠合成和開發(fā)出具有特種介穩(wěn)結(jié)構(gòu)、特種凝聚態(tài)的新產(chǎn)物。3）能夠使低熔點化合物、高蒸汽壓且不能在熔體中生成的物質(zhì)、高溫分解相在水熱和溶劑熱低溫條件下晶化生成。4）水熱和溶劑熱的相對低溫、等壓、溶液條件，有利于生長極少缺陷、取向好、完美的晶體，產(chǎn)物結(jié)晶度高，而且易于控制產(chǎn)物晶體的粒度。5）水熱和溶劑熱條件下的環(huán)境氣氛易于調(diào)節(jié)(隔絕空氣)，因此易于制得低價態(tài)、中間價態(tài)和特殊價態(tài)的化合物，還能夠進行均勻地摻雜?？偨Y(jié)：水熱溶劑熱法的特點總結(jié)：水熱溶劑熱條件下

介質(zhì)的性質(zhì)在水熱或溶劑熱條件下，物質(zhì)的化學行為與該條件下的反應介質(zhì)—水或非水溶劑的物理化學性質(zhì)（如蒸汽壓、熱擴散系數(shù)、粘度、介電常數(shù)、表面張力等）有密切關(guān)系。總結(jié)：水的性質(zhì)在高溫高壓的水熱體系中，水的性質(zhì)發(fā)生下列變化：1）蒸汽壓變高2）密度變小3）表面張力變小4）粘度變小5）離子積變高6）介電常數(shù)隨溫度升高而下降，隨壓力增加而升高?？偨Y(jié)：離子積升高水作為水熱反應的介質(zhì)，其活性增強，會促進水熱反應的進行。水的離子積隨P和T的增加迅速增大。例如1000?C，1GPa條