【资料】-微波技术在无机化学中的应用进展

广西梧州师范高等专科学校学报：2005,21(2)：92-94
微波技术在无机化学中的应用进展
谢复青，张志

2. 2 微波烧结
微波烧结具有突出的优势:节能省时无污染;烧结温度低、物料受热均匀，致密度高，大大改善了材料性能，产生具有新的微观结构的优良性能的材料。

陶瓷是一种广泛应用的无机材料，其合成通常采用燃烧合成法，近年国外已采用超微粉未制备技术、高致密成型技术、特种烧结技术及热处理技术。而微波烧结能大大提高合成速度 (如 D R Baghursr的试验可以提高速度 240 倍)，并能在较低的温度下进行，从而使材料的密度得到改善。王峰等利用微波烧结出了 Al2O3 瓷舟，并且还成功烧结出不开裂、组织均匀的发动机增压涡轮转子，其坯体直径为96mm，最终致密度为理论致密度的 97 %。冯士明等用微波烧结 Al2O3 陶瓷，使烧结温度降低 400 ℃,烧结时间缩短。曲世明等用微波技术烧结成 ZrO2，Si3O4 和 Si3N4，大幅度缩短烧结时间和节约了电能。超导陶瓷材料 YBa2Cu3O7- X合成，用常规加热法需要 24h，而张力学等采用微波合成加热，加热时间总共才用 45min。程宇航等用微波烧结制备了 CuTi-金刚石复合体，在烧结中没有发生石墨化转变，CuTi-金刚石复合体中的金刚石颗粒与 CuTi 基体间能形成良好的结合。Daiton 用微波加热应用在自蔓延高温合成中合成了 TiC等 9 种材料。

Agrawal 等采用带有附加层的微波烧结炉腔制造出粉未冶金不锈钢、铜铁合金、铜锌合金、钨铜合金及镍基高温合金，其断裂模量比常规法制备的高出 60 %。Anklekar 等利用微波烧结了含铜合金钢，强度达 1077MPa，比常规法提高了 30 %，密度从常规法的 7. 00g/ cm3 提高到 7. 40g/ cm3，并且孔隙更小更均匀，形状更趋于园形。并发现在高磁场下的微波烧结能够制备出完全非晶态的磁性材料，将具有显著硬磁特性的材料 (如 NdFeB 永磁体) 变成软磁材料。美籍华人科学家独创了微波炉炼钢法。

2. 3 制备纳米材料
传统纳米材料制备方法反应溶液温度低，反应时间长，控制条件要求严格。而微波合成法因为具有快速、简便、省电、避免团聚等特点，得到普遍关注。Wada 等利用微波加热成功地制备了平均粒径为 7nm 的 Ni 纳米颗粒。程起林等利用微波等离子法制备了纳米金属钼粉。罗杨合等以柠檬酸钠作还原剂、聚丙烯酰胺作稳定剂，采用微波高压液相合成法制备了稳定的液相铂纳米粒子，铂纳米粒子呈球形，粒径约为 10nm。徐甲强等微波水解法制备纳米 ZnO 并进行气敏性测试，所需时间显著缩短，粉体对酒精和汽油皆有较高的灵敏度。张文敏等微波辐射制备了α- Fe2O3 纳米粒子。张迈生用微波合成纳米微球。杜小旺利用微波辐射制取了平均粒径为 50. 64 的球形磷酸钴纳米粒子，操作简便快速。吴华强等利用微波辐射制备硫化镉和硫化铋纳米粒子。张秀凤等用微波固相氧化还原合成法制备纳米氟化铈，合成的 CeF3 晶型为类球形，平均粒径为100nm。包建军等用微波聚合制备单分散超细的聚甲基丙烯酸甲醇酯微球，微波辐射下聚合反应的诱导期由常规的 15min 缩短到 2min。微波加热聚合还可以提高乳液聚合制备纳米微球的工艺重复性，进而改善粒径的均匀性。Tu 等把微波技术应用到Pt 、Ir 、Rh 、Ru 、 和Au Pd 等纳米金属团簇的制备。廖学红等用微波合成 CdS纳米棒。

广西梧州师范高等专科学校学报：2005,21(2)：92-94
微波技术在无机化学中的应用进展
谢复青，张志

晶须是缺陷很少的单晶纤维，晶体结构完整，强度和模量接近于理想单晶体理论强度和模量。范兴祥等用微波辐射法制备四角状氧化锌晶须，产物为立体四针白色纤维，晶须结构完整，缩短了制备时间，降低了能耗，简化了工艺。戴长虹等用高反应活性的热解炭作炭源，用 SiO2 纳米微粉作硅源，在微波炉中合成了 SiC 纳米晶须。程志林等用微波合成了 NaY分子筛膜，晶粒度明显小于常规相同配比所得样品的晶粒度且晶化时间明显缩短。阮圣平等用微波柠檬酸盐法合成 BaFe12O19复合氧化物纳米材料。

2. 4 制备碳材料
樊希安等以棉秆为原料，微波辐射氯化锌法制备活性炭，活化时间 6min(为传统方法的 1/36)，产品吸附性能超过国家一级标准。西班牙研究院把活性炭纤维经微波加热制得炭分子筛，它对 O2/ N2、CO2/ CH4 混合气体表现出良好的气体选择效果，与传统的碳化学沉积法相比，具有简单、快速、成本低的特点。Chieng Ming Chen 把碳纳米管用微波在硝酸或盐酸中处理，能在短时间内溶去金属催化剂残留物，大大提高了碳纳米管的提纯效率。王升高等用微波等离子体化学气相沉积法在较低温度下合成了纳米碳管，后又制备了直纳米管膜。马旭村等利用微波等离子体增强化学气相沉积法在多孔二氧化硅基底上制备了大面积取向一致的碳氮纳米管薄膜。纳米管的直径一般 100nm，长度可达 20μm，为纳米钟的线性聚合物。纳米管的成分中同时均匀含有 C、N两种元素。C 与 N 之间成键结合。这预示一种新的 C1- XNX(X= 0. 16 ±0. 01)相出现在纳米管结构中。陈新等用微波等离子体辅助化学气相沉积法，以 Ni/ 孔性 Al2O3 为模板，低温( < 520 ℃) 合成了呈列线排布的碳纳米管阵列，工艺简单。

2. 5 在功能材料制造及其它方面中的应用
张迈生对微波合成功能材料 Sm3+ 进行了试验。三元多晶半导体化合物铜铟硫 (CuInS2) 和铜铟硒(CuInSc2) 是太阳能电池特殊材料。传统上是由单质在特制的反应容器内，经 12h 以上高温燃烧合成。而在微波辐射下只用约 3min，操作过程简单。储刚等用微波合成固体氧化物燃料电池负极材料 La0. 9Sr0. 1 MnO3 。沸石分子筛是水合硅钼酸盐，是一种广泛使用的功能材料。微波加热技术用于合成沸石分子筛是一种有效的方法，能大幅度提高合成速度，如 NY沸石的合成从 24h 缩短到 10min，同时晶体的粒径得到有效控制，质量明显改善。张青山等以微波辐射合成介孔分子筛 MCM- 48，产物具有三维的介孔排列结构，孔径约 3. 5nm。

广西梧州师范高等专科学校学报：2005,21(2)：92-94
微波技术在无机化学中的应用进展
谢复青，张志

无机柱撑蒙脱石可作为吸附环境污染的材料。王慧娟等用微波制备无机柱撑蒙脱石，产物的层间距增加为 1. 7395nm; 室温条件下， F- 初始浓度50mg/L，吸附剂投加量 20g/ L， 吸附振荡时间为40min 时，对 F- 的去除率达 74. 6 %，较未改性柱撑蒙脱石提高了 19.5 %。曹玉红等利用微波辐射干法制备钠基蒙脱土。微波加热干燥 3min，即可得到阳离子交换容量达 1. 32mmol/ g 的钠基蒙脱土。

张世敏等利用微波辐射干燥锡酸钠也取得较好的效果。祝圣远等微波干燥过程给出了数学模型。三氯化钼是钼冶金中的一种重要的中间产物。秦文峰等利用煅烧钼酸铵制取高纯三氯化钼。所得产物粒度均匀，杂质含量低。汤建伟等利用微波改造传统的过磷酸钙生产工艺。程学群等利用微波加热技术对 TiO2 进行改性取得较好的效果。陈晓州等利用微波改造卤化银感光材料。古昌红等用微波改善活性碳，增强了其对吡啶的吸附能力。微波技术还用于 ABO3 复合氧化物的微波水热合成等。

微波技术在矿物处理中的应用：Chunpeng 从含三氯化铁的镍黄铁矿中萃取镍，回收率约 99 %。Huayixin 从硅酸锌矿物中提取锌，锌的萃取率是99. 8 %，而硅和铁的萃取率分别低于 0. 30 %和 0. 10%。

3 　微波技术在化学中的应用展望
微波技术在化学中的应用以清洁高效、污染少被誉为“绿色化学”。在化学的各个领域都有广泛的应用，但是其作用机理并没有完全了解也不能进行定量运算，在实际生产中一些关键性的技术还未解决，所以距离工业化应用还有一段距离。分析化学家提出了“分析科学”这一概念就是基于把人类的一切先进技术与分析化学的先进技术有机地结合起来，使之更好地为人类服务这一理念而产生的。微波技术是一种先进技术，如何把它与其它的先进技术有机地结合起来，取长补短，使之更好地为人类服务是微波技术的进一步发展方向。

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