溶剂热法，合成材料更完美？

中国粉体网讯  水热法是以密封在容器中的水为介质，在一定的温度和压力下，使常温常压不溶于水的物质溶解并发生化学反应或再结晶反应，反应产物过饱和析出的一种制备纳米材料的方法。

早在1845年，Eschafhautl采用水热法以硅酸为原料制备出了石英晶体。在早期，水热法主要用于成矿机理的研究。1948年，Barrer等模拟天然沸石的形成环境合成了人造沸石。1985年，Bibby等在非水溶剂中合成了沸石，溶剂热法合成纳米材料进入了人们的视野之中。

溶剂热法的特点

溶剂热法是利用有机溶剂将溶解在其中的反应物包围，形成一个基团，从而提高了反应物的分散度，可以定向获得一定尺寸、形状和结构的材料。

在反应体系中，溶剂种类会影响反应物活性物种在液相中的浓度、解离程度以及聚合态分布等，从而改变反应过程和反应路线，影响最终产物。

此外，有机溶剂的沸点相对较低，在加热条件下，反应体系的温度和压力都处于临界物浓度和临界压力之上，此时的反应体系既具有液体的溶解特性，又具有气体的传递特性，可以促进或加速常规条件下难以发生的反应。因此，相比水热法，溶剂热法能在相对较低温度下获得晶形结构更完美的纳米材料。

溶剂热法的应用

金属与非金属氧化物

氧化物不止可以在水溶液中合成，有机溶剂中合成氧化物的相关报道并不少，并且获得的产物拥有更特殊的微观形貌。Sun等人以硝酸铁作为铁源，在溶剂热体系中加入离子液体作为辅助，合成了Fe₃O₄纳米团簇，这种团簇的形貌表现为由纳米片堆叠形成的珊瑚状。谈等人以莫来石和尿素为原料，采用溶剂热方法可合成氮氧化物粉体。

金属与非金属化合物

1999年，钱逸泰提出，利用溶剂热合成手段，以四氯硅烷和氮化钠作为硅源和氮源，在670°C和450个大气压下可制备出晶态Si₃N₄。Xu等人以乙二醇为溶剂，CH₃COOLi、Mn(CH₃COO)₂和H₃PO₄作为反应物，通过溶剂热法合成一种花状的LiMnPO₄产物，这种结构是由LiMnPO₄纳米晶体自组装成薄纳米带后，纳米带进一步自组装而成。Ludwig等人在通过微波辅助溶剂热法在不同水/乙醇比的溶剂中，合成出具有片状形貌的高结晶度LiCoPO₄。当醇水比改变时，产物的形貌随之变化，体系溶剂的粘度越大产物的粒径越小、比表面积越大，电化学性能随之增强。

金属材料

相较于水热合成，溶剂热方法在合成功能化金属方面更具优势，一是其可引入生长控制剂得到多样化微结构的产物，二是其溶剂环境更加复杂可生成多组分合金。

Liu等人采用不同溶剂作为矿化剂、聚合物作为稳定剂，通过Ag对Au晶面的特定吸附作用，合成出Ag辅助生长的Au纳米线，其直径仅有1.3nm。Wang等人报道，溶剂热合成体系中采用油胺作为反应溶剂和还原剂，KBr和C₂₁H₃₈ClN·H₂O分别作为封端剂和表面活性剂，可合成球形PdCu纳米晶体。

其他材料

溶剂热法制备材料已经取得了许多进展，包括核壳材料的制备和元素的掺杂等，其具有可直接得到高结晶度粉体、粒径及形貌可调、产物种类多样、工艺较简单耗能低等优点，这些优点使其在制备先进功能材料方面受到广泛关注与研究。

陆江锋等使用红磷（RP）、氯化镉、硫脲为反应原料，二乙烯三胺为反应溶剂，通过简单的一步溶剂热法使RP原位生长在硫化镉（CdS）上，同时部分转化为黑磷（BP），一步得到了BP/RP-CdS三元复合材料。

杨家添等以Bi（NO₃）₃·5H₂O、Na₂WO₃·2H₂O、AgNO₃为原料，采用溶剂热法一步制备Ag掺杂与Ag纳米颗粒双重修饰的Ag/Bi₂WO₆复合光催化剂。

邹振耀等采用溶剂热法制备类核壳结构锂离子电池正极材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂-LiAlO₂。

曹景河等以磷酸和亚磷酸为磷源，采用溶剂热法成功合成了锂离子电池磷酸铁锂正极材料。

小结

水热合成作为一种新型合成手段，弥补了传统固相合成中反应不充分、产物杂质多等缺点，由水热法延伸出的溶剂热法更加拓展了其在材料合成的应用。水热与溶剂热合成是制备无机功能材料与新化合物的重要途径。

参考资料：

张霞等.水热与溶剂热法在合成材料中的应用

郭维敏等.水热法合成纳米MoS₂研究与应用进展

黎雯等.黄铁矿纳米材料制备研究进展

（中国粉体网编辑整理/黑金）

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