南京水熱合成反應釜與納米技術的共同應用

　　水熱合成法一直是納米材料合成的重要方法之一。水熱反應因需要高溫高壓條件，反應器中的具體過程難以被直接觀察，因此水熱合成反應釜也一直被稱為是材料合成中的“黑匣子”。

　　如今，科學家利用氧化石墨烯（GO）在流場中取向排列的行為和其凝膠化的能力，繼承和復制了水熱釜中的流場行為，實現了對水熱釜“黑匣子”從不可見到可見的突破。該項研究增進了人們對水熱過程中流體傳熱和傳質行為的理解，對納米材料的水熱合成具有重要的指導意義。

　　過去，研究人員往往通過調節反應溫度、加熱時間或施加攪拌等方式來改變水熱反應的熱力學和動力學過程，但并沒有充分了解水熱反應的真正內在機制。實驗所能獲得的信息僅限于輸入原料、輸出產物及反應條件，對反應釜中具體反應過程尚不清楚。為了有效地控制水熱合成產物的品質，對其中傳熱傳質過程的認識和理解就變得尤為重要。但密封的水熱反應釜以及高溫高壓條件，對其進行原位研究變得幾乎不可能，因此，如何打開這個“黑匣子”已成為水熱法合成材料研究領域中面臨的一個巨大的挑戰。

　　研究結果表明，水熱合成反應釜中的流場對納米材料合成的影響是不可忽視的，尤其是在使用大體積反應釜進行規模化制備高長徑比材料或由納米基元構建的凝膠材料時，流場的影響將會更加明顯，會產生預料之外的雜質或三維塊材內部結構不均勻等現象，應該引起合成領域的關注。這項研究對今后水熱法合成納米材料技術的發展具有重要的指導意義。