低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)與材料合成

盧博文

摘 ? ?要： 本文主要描述了低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)在材料合成方面相關(guān)的進(jìn)展情況，同時總結(jié)出低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)所擁有的優(yōu)點，譬如總體效率偏高，低碳環(huán)保，以及簡便等其他方面的優(yōu)勢。在材料合成方面有良好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞： 低熱固態(tài) ? ?合成材料 ? ?化學(xué)反應(yīng)

很久以前，人們就已經(jīng)掌握了低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)這門技術(shù)。最早人們只是用于燒制瓷器，后來發(fā)展到青銅器時代，再到現(xiàn)在社會中的鋼鐵，半導(dǎo)體，以及其他一些等材料的研究中，這一系列過程都離不開低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)。

1.低熱固態(tài)反應(yīng)的發(fā)展過程

所謂固態(tài)反應(yīng)，通常情況下都是表示在高溫情形下固態(tài)的反應(yīng)，截止到目前，已經(jīng)有了大量固體材料。不過通常高溫固態(tài)反應(yīng)大多是只是用在熱力學(xué)非常穩(wěn)固的化合物上，而且一些屬于低熱條件下的穩(wěn)化合物及動力學(xué)上穩(wěn)定的化合物，通常運用高溫合成的效果并不是非常理想。因此人們在提升固態(tài)反應(yīng)速度的階段中，降低了反應(yīng)的溫度，分析和研討了一系列新的材料合成方法[1]。譬如水熱法、微波法等其他相關(guān)的方法。不過這種合成方法出現(xiàn)非常大的問題，具體而言，操作較繁雜，成本費用偏高等，因此沒有進(jìn)行推廣應(yīng)用。

在20世紀(jì)的80年代末，溫室固態(tài)化學(xué)反應(yīng)被人們發(fā)掘和研發(fā)出來。經(jīng)過了多年實驗改善，低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)合成材料在技術(shù)技術(shù)已經(jīng)有了很大進(jìn)展，這種方法顯著的優(yōu)勢就是在固態(tài)反應(yīng)過程中的溫度可以在一定程度上降到室溫。另外其整體的操作非常簡單，同時不使用溶劑、環(huán)保節(jié)約能源等，這一點比較滿足現(xiàn)代綠色發(fā)展的需求，因而得以廣泛推廣。

2.低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)的合成材料

2.1原子簇與三階非線性光學(xué)材料

原子簇屬于無機(jī)化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、催化學(xué)等多種學(xué)科的綜合領(lǐng)域，并且具有多樣性、催化性、生物活性等多方面的化學(xué)特性。低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)合成原子簇化合物能消除溶劑化作用，在合成過程中能得到溶液中得不到的化學(xué)物質(zhì)。目前通過此種合成方法已經(jīng)得到了200多種類型的簇合物，比如一些半開口類型：

類立方烷結(jié)構(gòu)的（Et N） [MoOS Br （u-Br）] ·2H O，

蝶形結(jié)構(gòu)MoOS Cu （PPh ） （Py） ，

鳥巢狀結(jié)構(gòu)的[MoOS Cu （py） X]（X=Br，I）

三階非線性光學(xué)性里面基本上涵蓋了光線輻，自散焦聚焦，以及其他相關(guān)的內(nèi)容，等等。運用該類非線性現(xiàn)象可以制作不同類型的器件，譬如混頻調(diào)制及儲存等類型的器件。

2.2納米材料

納米材料含有塊狀大顆粒材料沒有的特點，使用固態(tài)化學(xué)反應(yīng)法能合出納米化合物所具有的優(yōu)點。固態(tài)反應(yīng)物顆粒的大小與產(chǎn)物成核、成長速度有著很大的關(guān)系，要是產(chǎn)物的成核速度比生長速度還要快，這樣就能得到納米粒子，反之就是塊狀物。固態(tài)化學(xué)反應(yīng)通常情況下取得的球狀納米粒子，粒子的大小控制在1～100nm之間。在控制之后精確的處理好溫度，就能控制納米粒子的大小。在有模板是情況，能合成不同的現(xiàn)狀和不同排列方式的納米材料[2]。

2.3電學(xué)材料

玻璃電極被廣泛地用在測量水溶液的pH值上。因為這一類電極比較脆弱，成本還比較高對溫度具有不穩(wěn)定性，體積較大等原因受到使用的限制。所以人們也不斷尋求對于pH較敏感的全新材料。MnO 的發(fā)現(xiàn)被用于干電池、鋰電池、鎂錳電池等中作為正極材料，研制出了價格低廉的MnO 。制作MnO 的方法主要有：譬如二價錳的硝酸鹽和碳酸鹽，電解二價錳的溶液，以及其他類似的手段和措施。但是現(xiàn)在通過使用固態(tài)反應(yīng)合成納米的MnO ，將使用此方式得到的MnO 粉狀物涂抹在電機(jī)上，就發(fā)現(xiàn)電極對pH值的反應(yīng)就會變得靈敏并且穩(wěn)定。

2.4金屬有機(jī)化合物

金屬有機(jī)化合物有優(yōu)越的催化性能，被大量用在了有機(jī)合成領(lǐng)域。以前，有關(guān)金屬有機(jī)化合物的研究不夠深入，但是固態(tài)反應(yīng)能進(jìn)行100%的轉(zhuǎn)化，經(jīng)過轉(zhuǎn)化所得出的反應(yīng)產(chǎn)物也不同于液態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)物。相關(guān)的專業(yè)人員把金屬有機(jī)固態(tài)進(jìn)行歸納，目前有機(jī)金屬反應(yīng)被分為兩類：

（1）不同的反應(yīng)物進(jìn)行混合的反應(yīng)過程;（n C H Me）Re（co） Br和NaI合成（n C H Me）Re（co） I 等產(chǎn)物。

（2）在反應(yīng)過程中都屬于共結(jié)晶過程。（n C H Me）W（co） I與（n C H Bu）W（co） Br在70℃，固態(tài)條件下[FcCHMeNMe ]I（Fc=二茂鐵基）、HOC H CHO-4、K CO 反應(yīng)，制配出了有機(jī)金屬化合物FcCHMeOC H CHO-4，此化合物所得產(chǎn)物率可達(dá)到84%。

2.5催化劑和催化反應(yīng)

芳香族化合物的羥基化反應(yīng)在化學(xué)中占有主導(dǎo)地位。過渡金屬配合物使用低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)能催化出芳香族化合物的羥基化。比如，酪氨酸酶活性還有木質(zhì)素的生物合成都離不開Cu（II）催化芳香族化合物的羥基化反應(yīng)。在催化過程中使用低熱固態(tài)反應(yīng)所合成的Cu（II）化合物配合催化劑，在有雙氧水的條件下，催化苯酚羥基化H苯胺的低聚。

低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)及材料合成類別非常多，譬如多酸化合物，電學(xué)材料、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體，以及其他相關(guān)的內(nèi)容[3]。

3.結(jié)語

固態(tài)合成屬于一種比較有研究價值的合成方法，人們早就把這種合成方法運用到各種工業(yè)生產(chǎn)之中，通過多年的實踐逐漸掌握了低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)性，由于缺少必要性的系統(tǒng)指導(dǎo)，這種技術(shù)沒能得到較大改進(jìn)。低熱固態(tài)化學(xué)反應(yīng)所擁有的優(yōu)點，比如：效率高、節(jié)能、環(huán)保、簡單方便等。在材料合成方面有良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉陸，杜大明，王永梅，等.含氮雜環(huán)化合物固相化學(xué)反應(yīng)研究-Ⅰ.3-甲基-1-苯基-5-吡唑啉酮與羰基化合物的固相反應(yīng)[J].中國科學(xué)B輯，2010，27（2）：104-111.

[2]丁奎嶺，王洋，吳養(yǎng)潔，等.固態(tài)"絕對"不對稱合成[J].有機(jī)化學(xué)，2013，16（1）：23-29.