1、 所谓所谓高温高温并无明确界定，只是相对而言，实验室并无明确界定，只是相对而言，实验室中一般指中一般指100oC以上的温度，而以上的温度，而超高温超高温则是数千度则是数千度以上的温度。以上的温度。高温的获得和测量高温的获得和测量高温合成反应的类型高温合成反应的类型 高温固相反应高温固相反应 高温还原反应高温还原反应获得高温的方法获得高温的方法可以达到的温度（可以达到的温度（K）各种高温电阻炉各种高温电阻炉12733273K聚焦炉40006000闪光放电炉4273等离子体电弧等离子体电弧20000激光105106原子核分离和聚变106109高温粒子10101014较低温度较低温度：煤气灯，酒精喷
2、灯：煤气灯，酒精喷灯 台车式电炉台车式电炉程序控制箱式电炉程序控制箱式电炉最常用，设备简单，使用方便，温度可控最常用，设备简单，使用方便，温度可控名称最高工作温度(K)备注镍铬丝镍铬丝1330硅碳棒16731773铂丝1673铂铑合金1813钼丝1923真空硅化钼棒1973钨丝1973真空ThO285-CeO2152123ThO295-La2O352223钽丝2273真空ZrO22673石墨棒2773真空钨管钨管3273真空真空碳管2773感应炼钢炉感应炼钢炉使用时将坩埚封闭在一根冷却的石使用时将坩埚封闭在一根冷却的石英管中，通过感应加热，石英管内英管中，通过感应加热，石英管内保持高真空或惰性
3、气氛，可以在几保持高真空或惰性气氛，可以在几秒钟内加热到秒钟内加热到3000，主要用于粉，主要用于粉末热压烧结和真空熔炼。末热压烧结和真空熔炼。 操作方便，清洁，升温速度快。但需要很多操作方便，清洁，升温速度快。但需要很多专门的电学仪器设备，费用高专门的电学仪器设备，费用高1吨真空电弧炉吨真空电弧炉用于熔炼金属如钛、锆等，用于熔炼金属如钛、锆等，也可以制备高熔点的化合物也可以制备高熔点的化合物如碳化物、硼化物以及低价如碳化物、硼化物以及低价的氧化物。起弧熔炼前，将的氧化物。起弧熔炼前，将系统抽真空，然后通入惰性系统抽真空，然后通入惰性气体，以免空气进入炉内，气体，以免空气进入炉内，正压不宜过高
4、，以减少损失。正压不宜过高，以减少损失。 碳管真空炉:可在真空、非真空及各种气氛条件下使用，适用于冶金、物理化学、高温冶金工艺、高纯金属精炼、熔渣侵蚀以及无机非金属材料的烧成实验.最高使用温度2000，常用温度16001800，程序升温，可控硅调压，极限真空为5l0-1Pa，加热功率52KW，加热元件为石墨，加热器尺寸156/140370mm，采用热电偶和红外线测温.测 温测 温仪仪 表表接触接触式式膨 胀 式膨 胀 式温度计温度计液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计压 力 表 式压 力 表 式温度计温度计充液体型充液体型充气体型充气体型充蒸气型充蒸气型热电阻温度计
5、：铂热电阻，铜热电阻热电阻温度计：铂热电阻，铜热电阻，半导体热敏电阻半导体热敏电阻。热电偶热电偶：铂铑：铂铑-铂，镍铬铂，镍铬-镍硅，镍铬镍硅，镍铬-康康铜铜，其他特殊热电偶其他特殊热电偶。非接触式非接触式:光学高温计光学高温计(亮度亮度高温计高温计)，辐射高温计，比色高温计辐射高温计，比色高温计。（4 4）固相的反应性与晶格中质点的可动性密）固相的反应性与晶格中质点的可动性密切相关。切相关。 质点参与反应首先要发生迁移，而在完全理质点参与反应首先要发生迁移，而在完全理想的晶体中，不可能发生质点转移。因此，在想的晶体中，不可能发生质点转移。因此，在固体材料中发生的每一种传质现象和反应过程固体材
6、料中发生的每一种传质现象和反应过程都与晶格中的各种缺陷相关。都与晶格中的各种缺陷相关。 固相反应速率常数直接与固相反应速率常数直接与缺陷的种类及浓度缺陷的种类及浓度有关有关. .通常，固相中的原于缺陷越多，其相应通常，固相中的原于缺陷越多，其相应的传质能力就愈大，固相反应的速率就也会愈的传质能力就愈大，固相反应的速率就也会愈大。大。固相反应四个阶段：扩散、反应、成核、生长，固相反应四个阶段：扩散、反应、成核、生长，可以把固相反应分成如下几类：可以把固相反应分成如下几类： A+B=CA+B=C反应模型反应模型3. 3. 发生产物新相的结构调整和晶体生长发生产物新相的结构调整和晶体生长. .4.
7、4. 当在两反应颗粒间所形成的产物层达到一当在两反应颗粒间所形成的产物层达到一定厚度后，进一步的反应还将依赖于一种或几定厚度后，进一步的反应还将依赖于一种或几种反应物通过产物层的扩散而得以进行种反应物通过产物层的扩散而得以进行. .反应反应速度不仅取决于化学反应本身，而且与反应物速度不仅取决于化学反应本身，而且与反应物的迁移、能量的输送等因素有关。的迁移、能量的输送等因素有关。 反应物质的输运过程可能通过晶体晶格内反应物质的输运过程可能通过晶体晶格内部、表面、晶界、位错或晶体裂缝进行。部、表面、晶界、位错或晶体裂缝进行。 X-射线粉末衍射辅助判断哪个过程是控制步骤。射线粉末衍射辅助判断哪个过程
8、是控制步骤。Li2CO3-Co3O4混合物在混合物在400保温不同时间的保温不同时间的XRD图图。a:2 h, b:8 h, c:10 h 以以MgO与与Al2O3粉料在高温时发生反应生成粉料在高温时发生反应生成MgAl2O4来介绍一下多相固态反应的历程：来介绍一下多相固态反应的历程： MgO与与Al2O3粉料互相接触生成粉料互相接触生成MgAl2O4后反应产物后反应产物MgAl2O4使使MgO与与Al2O3互相隔离。互相隔离。 MgO与与Al2O3要进一步发生反应必须扩散通过反应产要进一步发生反应必须扩散通过反应产物层。这类反应的进程有多种的可能性，如图所示。物层。这类反应的进程有多种的可能
9、性，如图所示。4232OMgAlOAlMgOMgOMgAl2O4Al2O33/2O22Al3+6eMgOMgAl2O4Al2O31/2O2Mg2+2eMgAl2O4生成的几种可能的机理生成的几种可能的机理MgOMgAl2O4Al2O3 3Mg2+2Al3+Mg2+O2-3O2-2Al3+cabIIIIII为了保持区为了保持区域的电中性，域的电中性，不同的离子不同的离子与电子要成与电子要成对迁移，或对迁移，或向同一个方向同一个方向迁移或向向迁移或向相反的方向相反的方向迁移而到达迁移而到达相界处继续相界处继续反应。反应。a :a :表示表示MgMg2+2+与电子通过产物而迁移到相界与电子通过产物而
10、迁移到相界IIII，氧气通过气相传质，于是在相界氧气通过气相传质，于是在相界IIII上发生反应：上发生反应：4232OMgAlOAlMgO4232222/12OMgAlOAlOeMgMgOMgAl2O4Al2O31/2O2Mg2+2eaIIIb：则表示：则表示Al3+与电子通过产物而迁移到相与电子通过产物而迁移到相界界I，氧气通过气相传质，于是在相界，氧气通过气相传质，于是在相界I上上发生反应：发生反应：42232/362OMgAlOeAlMgOIMgOMgAl2O4Al2O33/2O22Al3+6ebIIMgOMgAl2O4Al2O3 3Mg2+2Al3+Mg2+O2-3O2-2Al3+cI
11、IIc 表示了表示了3种可能性种可能性:其一为其一为Al3+通过产物而迁移通过产物而迁移到相界到相界I，Mg2+则通过产物则通过产物而迁移到相界而迁移到相界II，于是在相，于是在相界界I与与II上上其二是其二是Mg2+与与O2-通过产物而通过产物而迁移到相界迁移到相界II，于是在相界，于是在相界II上上:34232224232343324AlOMgAlOAlMgMgOMgAlAlMgO423222OMgAlOAlOMg其三是其三是Al3+与与O2- 通过产物而迁移到相界通过产物而迁移到相界I，于是在，于是在相界相界I上上 因此，因此，MgAl2O4形成的速率可能受形成的速率可能受Mg2+或或A
12、l3+或或O2-扩散的控制；也可能受电子迁移的控制，也可扩散的控制；也可能受电子迁移的控制，也可能受氧气扩散的控制或受在界面能受氧气扩散的控制或受在界面I与与II上所发生的界上所发生的界面反应的控制。面反应的控制。 对于形成离子晶体的多相反应，扩散较慢的质点对于形成离子晶体的多相反应，扩散较慢的质点的扩散决定了反应的速率。的扩散决定了反应的速率。422332OMgAlOAlMgO低温化学低温化学：提供在接近绝对零度下发生的：提供在接近绝对零度下发生的化学反应的独特信息化学反应的独特信息超声喷气冷却法，基体隔离法等超声喷气冷却法，基体隔离法等特殊方法特殊方法冷冻或制冷：降低到冷冻或制冷：降低到-
13、100 普通制冷或普通制冷或普冷普冷，降低到降低到-100 至4.2K 之间称为之间称为深度冷冻或深度冷冻或深冷深冷，降低到降低到4.2K以下称为以下称为极冷极冷低温浴体系温度/冰-水0CCl4-22.8NH3(l)-33-45C6H5Cl-45.2CHCl3-63.5CO2(s)-78.5CH3COOC2H5-83.6C6H5CH3-95CS2-111.6C6H11CH3-126.3n-C5H14-130i-C5H14-160.5O2(l)-183-N2(l)-196杜瓦瓶可以贮存液氧、液氮和液氩，由双层紫铜球构成Dewar温度计类型测量范围/K精度稳定性热循环磁场的影响E-热电偶30300
14、130.51.0No铂电阻20300.20.50.10.4No碳电阻1.5300.051.0大小锗电阻4.01000.010.51.0大 BCl3 + 6 NH3 B(NH2)3 + 3 NH4Cl2 Na + 2 NH3 2 NaNH2 + H2Na + nNH3 Na+ + e (NH3)n-稀有气体稀有气体：He, Ne, Ar, Ke, Xe, Rn, 旧称旧称惰性气体惰性气体低温放电合成低温放电合成：XeF4，XeCl2Xe + 2 F2 XeF4低温水解合成低温水解合成：XeO3, XeO43 XeF4 + 6 H2O XeO3 + 2 Xe + 3/2 O2 + 12 HF 此水解反应剧烈！控制温度此水解反应剧烈！控制温度低温光化学合成低温光化学合成：KrF2分级冷凝分级冷凝：气体混合物通过不同低温的冷阱：气体混合物通过不同低温的冷阱气体通过冷阱后其蒸汽压小于气体通过冷阱后其蒸汽压小于1.3 Pa冷凝彻底，冷凝彻底，大于大于133.3 Pa认为不能冷凝，穿过了冷阱认为不能冷凝，穿过了冷阱分级真空蒸发分级真空蒸发：两者沸点之差大于：两者沸点之差大于80 oC, 一般一般用干冰或液氮作为冷浴用干冰或液氮作为冷浴80oC
