1、第五章 特殊条件下的无机合成,5.1 电化学合成,5.2 光化学合成,5.1 电化学合成,5.1.1 放电合成,5.1.2 溶液中的电解合成,5.1.3 熔盐电解合成,近年来无机化合物的电化学合成应用和开发的面越来越广，这方面发表的研究文章越来越多，说明电化学在无机合成中的作用和地位日益重要。与传统的化学反应过程相比，电化学合成能使常规条件下不能进行的G0的反应得以进行，且具有以下优点：,(1)在电解中能提高电子转移的功能，这种功能达到一般化学试剂所不具有的那种氧化还原能力，例如特殊高氧化态和还原态的化合物可被电解合成；(2)合成反应体系不会被氧化剂，还原剂及其反应产物污染；(3) 能方便地控
2、制电极电势，并选择电极材料和溶剂体系，制备其它方法不能制备的化合物及特殊聚集态。,在这一领域内，NagyZoltan于1984年出版的ElectrochemicalSynthesisof Inorganic Compounds是一本总结性专著，有兴趣的同学可以阅读此书，这对学习和了解该领域内研究工作的进展是很有帮助的。,5.1.1 放电合成,静电放电反应指在一足够强的电场中，气体变得导电并产生静电放电现象，同时，所产生的电子与反应物分子作用，促使其反应并形成产物。 e-+ABAB-(1) AB-A+B- (2),虽然某些放电感应反应能产生热力学上稳定的产物，但这些反应没有多大实用价值，因为用其
3、它更简单，经济的方法就可制得这类产物。但是，放电合成也常常产生一些热力学上不稳定的产物，它们具有不平常的结构，用其它方法是难以制备的。因此，对这类新化合物的合成，放电反应是十分重要的。,1.电极放电合成,典型的电极放电(辉光放电)装置是由玻璃管构成的，其两端都有一金属电极。通常在电极间施加高达几千伏的电压，就能使双原子分子气体如O2，N2，H2等发生辉光放电，并产生足够浓度的相应原子。当这些含原子态气体与其它化合物接触时，就可发生化学反应。当使用的电极材料能与某一种产物反应时，可以加速反应并能有效地防止逆反应发生。,例如，放电合成B2Cl4时，铜棉电极可用作Cl2的吸气剂：2BCl3+2CuB
4、2Cl4+2CuCl,2.无电极放电合成,如果简单地把电极放在外面代替穿过放电管壁的封闭电极，在足够高的电压下，放电就能进行，这种放电称为无电极放电。外加电压一般需5-20KV。臭氧发生器是最为常用的一种，除了产生臭氧之外，还可用它来使简单氢化物变成较复杂的氢化物。,例如：,由于无电极臭氧发生器对分子所起的作用是缓和的，不造成剧烈的碎裂作用和重排作用，因此，当适当地选择试剂后，可用它来制备特殊的化合物 例如：,电解时，电极上发生变化的物质量与通过电极的电量成正比, 并且每通过96500库仑或26.8A/hr的电量，将析出1摩尔物质，即：,这便是著名的法拉弟定律(电解定律)，式中G为析出物质的克
5、数，Q为电量(库仑)，I为电流强度(A)，t为时间(s)，E为析出物质的化学当量(原子量/化合价)。E/96500是每一库仑电量能析出物质的质量，也叫做该物质的电化学当量。,5.1.2 溶液中的电解合成,进行电解时，必须在两电极上通电，一般外加电动势为： E外E可逆+E不可逆+E电阻 式中，E可逆是电解过程中产生的原电池电动势，即符合Nernst公式的电池电势, E不可逆是由极化所致的超电势部分，E电阻是电解池内溶液电阻产生的电压降(IR)。 当E外达到能引起电解质分解的数值，即分解电势a时，就可发生电化学反应。,E不可逆数值的大小，取决于电化学反应中所用的电极材料，析出物质的形态及电流密度的
6、大小，它是影响电解反应中电流效率的主要因素。(电流效率有效电量/总电量=G实/G理)。,1.水溶液中金属的电沉积 在水溶液中，通过电解金属盐溶液可以制得一些难以购买的特殊金属，高纯度或特殊形状(粉状等)和性能的金属。一般电解时的原料供应有两类：(a)以粗金属为阳极材料电解，在阴极上获得的高纯金属(b)以金属化合物为原料，以不溶性电极为阳极电解。,电解溶液一般要满足下列条件：(a)含有一定浓度的欲得金属离子并且性质稳定；(b)导电性好；(c)具有适于在阴极析出金属的pH值；(d)有高效率的电沉积状态；(e)产生尽可能少的毒害气体产物。,电解反应的电流密度较低时，有充分的晶核生长时间，能生成大的晶
7、状沉积物；但电流密度高时，沉积物一般是十分细的晶粒或粉末。同时，高电流密度能导致水分解产生H2，造成电解反应体系的pH值局部升高而沉淀出氢氧化物或碱式盐。 此外，往电解体系中加入少量的有机物，如糖、明胶或金属络合剂也会对金属的电沉积产生显著影响，它们不仅能使沉积物的晶形由粗变细，而且还使金属表面光亮。,2.特殊价态化合物的电化学氧化或还原合成,一般情况下，这类化合物的合成是十分困难的，这主要是因为用化学氧化剂或还原剂进行反应时，反应的定向性大都较差，而且还有副反应的控制和产物的分离问题。但电化学氧化或还原，对合成该类化合物是十分有效的。,在水溶液中的电解氧化，由于能产生高电势，达到普通化学试剂
8、无法具有的特强氧化能力，因而可以合成下列特殊高氧化态物质：(I)具有极强氧化性的化合物，如F2，O3，OF2等。()最高价态无机化合物，如NaCuO2, NiF3，M(IO6)27-和 M(TeO6)29-，M=Cu3+ ，Ag2+, 等。,NiIO6-, 反应生成了棕红色的NiIO6-溶液，当加入KNO3饱和溶液时，可析出KNiIO61/2H2O晶体。这是一种具有强氧化性的Ni4+化合物, 用其它方法很难制备。,例如：NiHnIO6(3-n)-,(I) 特殊高价元素的化合物,除众所周知的过二硫酸外，其它元素的过氧化物或过氧酸盐均是通过电解氧化制备的，如K3PO5，(NH4)4P2O8，BO3
9、-及其盐，S2O6F2等的合成。 同时，利用电化学还原反应，可从水溶液中，方便地合成出下列还原性物质： 含中间价态非金属元素的酸或盐类，如HClO，HClO2，BrO-，IO-，H2S2O4，HCNO，H2NO2等，这类物质用一般化学方法是很难制出纯化合物或较浓溶液的。,(II) 特殊低价化合物，由于这类化合物氧化态的特殊性，很难用其它化学方法合成得到。例如Mo的化合物或简单配合物很难用其它方法制得纯净的中间价态化合物，但是电化学还原方法具有明显优点，它可以容易的从水溶液中制得Mo2+(MoOCl22-，K3MoCl5等)， Mo3+(K2MoCl5H2O，K3MoCl6等)，Mo4+(Mo(
10、OH)4)，Mo5+(MoOCl52-)等各种中间价态产物。此外，一些不常见和很难合成的特殊低价化合物如Ti+，Ni+，Co+如K2Co(CN)3等均可用特定条件下的电解还原合成制备。,3. 非水溶剂中的电解合成,非水溶剂既包括各类有机溶剂，如近年来在无机物电解合成中广泛应用的AN(乙腈)，THF(四氢呋哺)，DMSO(二甲亚砜)等，又包括一些熟知的无机溶剂如液NH3，因而其中的电极电势，电极反应等与水溶液中的也有所不同。非水溶剂对产物的选择性各不相同，因此可利用溶剂中的电解反应，合成出许多新型无机物来。近二十年来非水溶液中的电解合成主要用于下列几类无机物的合成：(a)某些特种简单盐类的制备，
11、(b)低价化合物电解制备中的稳定化作用；(c)金属配合物和金属有机化合物的制备。,典型的例子有：,5.1.3 熔盐电解合成,作为离子熔体的熔盐，因为温度高，侵蚀性强，对其物理和化学的性质研究尚不充分，但在无机合成，尤其是有色金属制备工业中的用途极大。,1. 稀土金属的制备,稀土金属被人们称为工业的味精。因此从二十世纪初，人类便开始了探索稀土金属制备的尝试，目前工业上通用的稀土金属制备方法就是其氧化物或氟化物熔盐中的电解还原。制备熔点低于1000的混合稀土或单一稀土金属时，电解通常在高于该金属的熔点温度下进行，制得的金属呈液态，冷却后得到块状物。由于稀土金属的活性很高，在高温下几乎能与所有元素及
12、其化合物反应，包括与所接触的熔盐，电解槽上方的气氛及槽体材料作用，产生难熔熔渣，因此在工业上的要求很高。,此外，三价稀土离子在熔盐中的导电率很大，化学反应速度也很快，要求电解时的阴极电流密度较高，一般为5-10A/cm2。在电解过程中，三价金属离子具有首先获得一个电子而形成中间价态产物REX2的倾向，这也会给电解过程带来麻烦，造成电流空耗。下面就稀土氯化物的熔盐电解向大家作一简单介绍。,(1). 阴极过程,在电解RECl3-MCl混合熔体制备RE金属时，一般采用Mo作为阴极，在不同电流密度和电位下，电极过程分别为：(a)阴极电位在-1.0-2.6V之间时，主要析出杂质金 属，有变价行为的稀土如
13、Sm，Eu，Yb则形成二价盐。即： RE3+eRE2+,(b) 在接近稀土金属平衡电位区， 即-3.0V左右，当阴极电流密度从10-1到数A/cm2时，可直接析出稀土金属，表明无超电位。即： RE3+3eRE当电解温度过高时，析出的金属又会剧烈发生如下反应: RE+2RECl33RECl2 RE+3MClRECl3+3M 因此电解温度不宜过高，一般不超过1000。,(c) 当阴极电位较稀土平衡电位更负时，如-3.3-3.5V时，熔盐中的碱金属将被还原而析出，即：为避免这一反应的发生，要求阴极电位和电流密度要严加控制，同时，稀土氯化物的含量要足够大。,M+ + e M,一般都采用石墨作为阳极材料
14、电极反应是：C1-e1/2C12,(2)阳极过程,(3)电解原料,电解制备稀土金属时，要求原料中不含稀土碱式盐，否则会使电解时的泥渣增多。常见的无水氯化稀土的制备工艺如下：,最后一个过程极易发生水解而形成碱式盐不熔物，即：,防止的办法有两种：一是提高真空度，降低水的分压；二是往反应体系中充入大量HCl气，抑制水解的发生。,(4)电解工艺,电解制备稀土金属时，一般是在作为阳极的石墨槽中进行的，阴极为加有保护套管的金属Mo，槽温随欲制备金属的不同而略有差异，一般在850950之间。电解质熔体为含RECl3 30-50的RECl3-KCl；电极间距3-6cm，电压在14-18V之间，阴极电流在2.5
15、-5A/cm2之间，金属收率可达90左右。,熔盐电解在无机合成中的其它应用,(1)难熔金属二元陶瓷型化合物的电解合成,二元陶瓷型化合物指的是金属与C、B、Si、P、S、Se、Te等形成的二元化合物，这类化合物都具有硬度高，耐磨擦的通性，有些还具有优良的光、电、磁性能。大多金属二元陶瓷型化合物都可由熔盐电解在阴极上放电而合成出来，如MgOMgF22B2O31/2TiO2体系，在1000，20A，7V下，可电解得到TiB2；Na2O，NaF-2B2O3-(1/3-1/9)WO3体系，在1000，20A，4V条件下，可制得WB。其它一些常见的陶瓷材料如CaB6，BaB6，LaB6，CeB6，TiB6
16、，ZrB2等均可借此法制得。Ca、Mo、Si、W、Fe、Nb、Ta等的碳化物，CaSi2，Li6Si2以及Fe、Ga、In、Mn、W的磷化物，硫化物都可通过对相应熔盐体系的电解制得，并且电解产物可以经过一定处理后变成镀层，这在材料制备上是十分重要的。,(2)中间价态化合物的合成,一些无法在水溶液中通过电解获得的中间价态化合物，往往可借熔盐中的电解氧化还原来制备。例如：,HfCl4 HfCl3 HfCl,V, Mo，Nb, Ta及U的低价氧化物的合成，如：,此外，熔盐电解一阴极还原法还可用来制备一系列具有4d，5d结构的低价原子簇化合物，例如：,实验在做为阴极的石墨坩锅中进行，铌棒作为阳极。又如
17、： GdCl3+LiCl+KCIGdCl，GdCl2，Gd5Cl9C2 CaCl2+LiCl+KClCaCl 由此可见，熔盐电解在制备低价态及中间价态的化合物方面，具有其它方法所没有的优点。,(3)金属镀层的制备,利用难熔金属与熔盐的作用，在远远低于这些金属熔点的温度下，向另一金属材料上镀上这些金属，例如：,钢件上的钛镀层不仅致密、牢固，而且在镀层与钢铁基质之间还形成合金层。通过控制电流，可以人为控制镀层的生长，使镀层的性能和质量更好。,5.2 光化学合成反应,5.2.1 光化学基本知识,5.2.2 光化学实验方法,5.2.3 光化学合成反应,光化学合成是近年来发展势头很猛的化学领域之一。与其
18、它的化合物合成手段相比，光化学合成无论是从合成思路上，还是在具体操作过程中都有其独特之处。光化学合成不仅是在光的作用下发生的反应，而且更重要的是可以利用它来合成其它方法无法或很难得到的结构新颖的异构化合物，如具有生物活性的分子等。,光化学按照所研究分子的大小可分为小分子的光化学，大分子光化学及聚合物的光化学；按照反应中激发态分子的寿命，又可划分为秒、毫秒、微秒和毫微秒时间内的光化学。光化学合成则是利用光化学的一些基本原理，把光化学反应作为一种制取新化合物的手段，探索合成结构新颖的化合物。同时还对原有的合成线路加以改进。,5.2.1 光化学基本知识,1. 光致激发态,光化学反应实质上是光致电子激
19、发态的化学反应。物质在光的作用下，电子从基态跃迁到激发态。从激发态再进行各式各样的光物理和光化学过程。根据分子受光辐射后激发态中所含电子的自旋情况，激发态有单线态(S，自旋反平行)和三线态(T，自旋平行)，这两种状态具有不同的物理和化学性质，尤其在能量上三线态要低于单线态。,在图中S0，S1,S2分别表示单线态基态，第一激发态，第二激发态，T1，T2则表示二线态第一激发态，第二激发态等等。当电子从S0跃迁到S1时，吸收光子，在电子光谱中给出相应的吸收带(S0S1)；当电子从T1跃迁到T2时，也会产生T1T2吸收带，但这种吸收一般很弱，只有用灵敏度很高的仪器才能检测出来。,电子从激发态向基态跃迁
20、的过程是发射光子的过程，即发光过程。 一般电子从S1到S0的发射光(S1S0)叫荧光，而电子从T1回到S0的过程叫磷光。磷光的寿命较荧光要长的多，产生磷光的激发发射时间间隔在10-2秒以上，而荧光一般要小于10-8秒。由T2或更高的三线激发态到T1的过程叫做内部转变，一般很快，属无辐射的过程。另外，从T1到S0的过程也可通过系间窜跃的无辐射过程来实现，从Sn向Tn的转变也可通过这种方式实现，但在这一过程中电子的自旋状态发生了改变。,2. 光的吸收和能量,反应物分子吸收光子后，可从基态变为激发态，这些跃迁可在吸收光谱中观察到。 一般情况下，化合物对光的吸收符合Beer-Lambert定律，即大家
21、熟知的： I=I0eEcl或lg(I0/I)=2.303Ecl,Beer定律有一定的适用范围，即只能在稀溶液，浓度均匀，光照下溶液不发生化学反应时适用。在吸收光的过程中，一个分子所吸收光的能量与光的波长成反比：,E=hhc/,若以摩尔能量(KJ mol-1)表示，则有： E=Nh=Nhc/，光的能量也可用电子伏特表示，换算方法为1KJ mol-1=1.03610-2ev。,3. Stark-Einstein定律,Stark-Einstein定律是指一个分子只有在吸收一个光量子以后才能发生光化学反应。但实际情况中，吸收光子后的分子并不一定会发生反应，因此，为描述光化学反应中光子的利用率，一般用量
22、子产率，即光化学反应产率来表示光子的实际利用率：,5.2.2 光化学合成中的实验问题,1. 光源和光量计,用于光化学合成的光源主要是各种汞灯，它们可提供从200nm到700nm范围的辐射光，且使用方便。常用的汞灯可根据其中汞蒸气压的大小，分为三种类型：低压汞灯：主要发射253.7和184.9nm的光，其它波长的光强度非常低；中压汞灯，主要发射265.4、310和365nm的光且强度很高；高压汞灯具有更多的谱线，呈连续谱线。 当光合成反应要用各种单一波长的光时，一般采用激光光源，或各类滤光材料制成的滤光器。,光量计中的反应：,该反应中在较大波长范围内是固定值，=1.24%，因此，在进行光化学反应
23、之前，经常用该反应来测定通过反应位置的光强度，即：光量子数的多少。,2.光化学合成装置,用于光化学合成反应的装置有两类。 一类是反应溶液围绕着光源的装置，如浸没式装置。 另一类是光源围绕着反应溶液的装置，如多灯箱式装置。 当光源为紫外光时，要求使用石英制成的反应容器，而不能使用普通玻璃器皿，因为紫外光不能透过普通玻璃材料。,5.2.3 光化学合成反应,光化学反应的确定是反应速度与辐照面积成正比，与光源和反应物距离的平方成反比，一般满足上述条件的反应即光化学反应。其反应速度表达式为： 前已述及，由于反应物分子吸收光能后，电子可被激发至各种激发态上，因此光化学反应可以很容易地形成某些通常在热活化条
24、件下得不到或很难制得的化合物。此外，某些合成途径在热活化的反应过程中需要很多步骤，经过许多中间过程，但在光的作用下，反应能以很简单的全新过程实现。,光化学合成作为一种合成手段，其研究主要集中在有机合成上，而对无机合成而言，由于其机理复杂，且难度大，研究的较少，但近年来，这方面已有一定发展，主要体现在以下反应方面： 光取代反应、光异构化反应、光敏金属一金属键的断裂、光敏电子转移反应(光敏氧化还原反应)、光敏化反应等。下面就在合成中常用的一些作些简单介绍。,1. 光取代反应,光取代反应的研究，主要集中在对热不活泼的某些配合物上。如d3构型的Cr3+，Mo(IV)和W(IV)配合物的合成；低自旋的d
25、5，d6构型的金属离子配合物的合成；d8构型的平面四方型配合物等由于这些配合物对热不活泼，因而得不到某些内配位层被取代的产物，但在光的作用下，通过激发态则可进行某些取代反应，得到新产物。,光取代反应可表示为： MLxn+ + h MLxn+*MLxn+*+S MLx-1Sn+L,(1)光水合反应,研究较多的是d3构型的Cr3+配离子的光水合反应，在光作用下，反应按完全不同于热引发反应的取代方式进行： 光引发：,热引发：,得到两种不同产物的原因主要是光水合与热水合反应的起始物种分别是处在激发态和基态的分子之故。,光水合反应还可用来制备多取代基配体的配合物，如：,(2)金属羰基配合物的光取代反应,
26、a. 最典型的是单核金属配合物的配体离子离去反应例如：,b. 配体取代反应：,虽然大多数配体L的取代反应也能在热引发下进行，但当LP(C6H5)3时，只有光引发才能使反应进行。,c. 多核或双核金属羰基配合物的光取代反应,这类反应是分步进行的，首先在光辐射下，配合物中的MM键断裂，形成两个自由基，而后发生热取代反应。例如：,Mn(CO)5+PPh3 Mn(CO)4(PPh3)+CO,但取代产物在光作用下又能重新形成MM键：,反应机理如下：,2.光异构化反应,光异构化反应主要指配合物的立体异构化反应，这类反应可用于合成由其它方法难得到的立体异构体，或在光的作用下，使合成反应以比热反应快的多的速度
27、进行，缩短合成时间。另外，光异构化反应中有很多是可逆的，反应方向与反应条件密切相关。,(1)顺反异构化反应,Ru(II)的双吡啶配合物可在光照下发生构型转变：Cis-Ru(Bipy)2(H2O)22+ = trans-Ru(bipy) 2 (H2O)22+ 值得一提的是，该反应是可逆的，但正反应的量子效率要比逆反应大(0.043/0.025)，因此，当以光照射时，光强度越高，反式产物含量越大。,Pt系元素的平面正方形配合物在受到光照时，能转变为对光稳定的顺式产物例如：Trans-P(C2H5)32PtCl2Cis-P(C2H5)32PtCl2 (300nm)Trans-(n-Pr3P)2PdC
28、l2=Cis-(n-Pr3P)2PdCl2,(2)配合物中配体的异构化,某些配合物在光的作用下，其中已配位的配体会发生异构化作用，产生新配合物。例如：,该反应中出现了含M-C键的金属有机化合物。,这些异构体产物一般对热不稳定，撤走光源后将缓慢转变为反应物。由于光照后形成的异构化产物不稳定，因此长时间光照后，有些产物可进一步发生反应，生成由溶剂或其它配体取代的产物：,其中，MeE+4dicn为4-甲基1，1，7，7-四乙基二乙二撑三胺，S为中性溶剂分子，反应在无光照时极难发生。,3. 光致电子转移反应,反应物分子受到光辐射后，电子将跃迁到激发态轨道上，造成的结果是增加了分子的电子亲合力或降低了分
29、子的电离势。这种具有足够长寿命的激发态分子碰到其它分子时，能很容易地发生分子间的电子转移反应。,近年来，有关无机配合物的光化学电子转移反应始终是十分活跃的研究领域，这主要是因为从以下三方面体现了光致电子转移反应的重要性：为实现从太阳能到化学能的转变，解决人类的能源危机；b能合成出具有不寻常氧化态，具有异常化学性质的新化合物；c可进一步深入研究电子转移反应的理论。,上图中，可根据电子跃迁中涉及的轨道，将激发态分为以下几种：a以金属为中心的(MC)或配位场(LF)激发态；b配体内或配体为中心的(LC)激发态；c电子转移(CT)激发态； 这种电荷转移可以是从金属到配体(MLCT)，也可是从配体到金属
30、(LMCT)，甚至还有电荷从反应物分子到溶剂的(CTTS)转移以及发生在多核配合物中的金属金属间的转移。所有这些电荷转移都能被很宽波长范围内的光引发，因此有时也称为光引发(诱导)电子转移反应。,(1)光解水制备H2和O2,光解水制备H2和O2是光致电子转移和氧化还原反应研究最多的领域。在光解水的氧化还原反应中，主要的步聚是：光致强氧化剂、还原剂的生成和在催化剂存在下它们对水的催化氧化还原分解。为防止光致产生的强氧化剂，还原剂发生反应回到原始反应物，如何控制和分离这些氧化，还原剂就是光分解水的关键。,一般的方法是：a加入第三组分以防止光致产生的氧化剂和还原剂反应达到光致产物的分离或存留；b利用一
31、定结构的分子聚集体实现光致电荷分离；c.利用半导体悬散粒子体系和胶体作为光吸收剂，使光解反应变为不可逆。,例如：,光分解水制取H2和O2的主要反应可描述为：,这里S可以是配合物离子，金属离子或半导体中光照产生的空穴；A-是配合物离子或半导体中光照产生的电子。第一个反应是光照后产生强氧化剂和强还原剂的过程，第二、三个反应是生成强氧化剂或还原剂对水的氧化还原作用。,对有半导体粒子参与的光分解水的反应，以TiO2为例可描述如下：,e-cb为光照后进入TiO2导带的电子，h+为价带上的空穴。,(2)光氧化还原反应制备特殊高价和低价化合物,很多异常高价态的化合物都可借光氧化反应来制备，如近年来十分热门的
32、Ln4+化合物的光氧化制备：,实验中，在KOH水溶液中直接用高压汞灯照射Pr3+、Tb3+的配合物PrHnIO6n-2和TbHnIO6n-2就可生成具有强氧化性的Pr4+、Tb4+产物。,据推测，上述反应的可能过程是：,2LnHnIO6n-2*+O3+H2O2LnHnIO6n-1+2OH-,类似的反应还有：,该反应的实质是光致产生的自由基型强氧化剂与处在激发态的还原剂之间的电子转移。,此外，许多低价态的金属配合物也可用光还原法制得：,某些光致还原甚至有望用于工业分离上例如：,可直接从Sm3+、Eu3+、Gd3+富集物中将Eu分出。,在Sm3+、Eu3+、Gd3+富集物的混合溶液中，用紫外光照射
33、使其中的Eu还原为2价。,5.3 微波化学合成反应,红 橙 黄 绿 青 蓝 紫,微波是一种特定波长的电磁波，其能量略低于红外线。化合物受到微波照射照射后的变化与微观层次上的离子键合状态、电子组态等都可能有密切的联系。目前人们所做的研究工作尚处于尝试探索阶段，对于微波合成材料过程中所出现的一些特殊现象、物理化学变化和机理等尚缺乏深入的理论研究。,微波技术在化学各领域的应用还比较零散，未形成体系，从已发表的文献信息来看，大部分还处于实验研究阶段，与之相匹配的微波设备、装置、材料的研制相对滞后，这阻碍了该技术的全方位扩展。但相信随着理论研究和实验工作的不断深入，这些问题将逐步得到解决。可以预见，微波
34、技术在化学合成领域将会得到广泛的应用和发展。,微波具有升、降温迅速的特点，比较适合大量晶核的形成，可抑制单晶核的生长，因此，利用微波作为加热源可以合成多种纳米材料。,例如，在硬脂酸的丁醇溶液中通过微波介电加热合成出了半导体CdS纳米棒。在甲醛溶液中，以Hg(Ac)2和TAA(硫代乙酰胺)为原材料，通过微波加热合成了HgS半导体纳米粒子,微波合成在锂离子电池材料合成上面也得到了广泛的应用。与常规合成方法相比，在家用微波炉中合成Li0.025Mn1.975O4、Li1+xMn2-yFy、(x0.05015；y0.050.10)、LiCo1-xMxO2(MAl，Mg)等材料时，微波合成法具有清洁环保、能耗低、合成效率高、产品晶体结构规整、粒度均匀等特点。同时，通过对微波法与固相烧结法合成的样品进行电性能比较，证明微波法合成的样品有较高的放电容量及良好的嵌脱锂性能。,
