南京水热合成反应釜与纳米技术的共同应用

　　水热合成法一直是纳米材料合成的重要方法之一。水热反应因需要高温高压条件，反应器中的具体过程难以被直接观察，因此水热合成反应釜也一直被称为是材料合成中的“黑匣子”。

　　如今，科学家利用氧化石墨烯（GO）在流场中取向排列的行为和其凝胶化的能力，继承和复制了水热釜中的流场行为，实现了对水热釜“黑匣子”从不可见到可见的突破。该项研究增进了人们对水热过程中流体传热和传质行为的理解，对纳米材料的水热合成具有重要的指导意义。

　　过去，研究人员往往通过调节反应温度、加热时间或施加搅拌等方式来改变水热反应的热力学和动力学过程，但并没有充分了解水热反应的真正内在机制。实验所能获得的信息仅限于输入原料、输出产物及反应条件，对反应釜中具体反应过程尚不清楚。为了有效地控制水热合成产物的品质，对其中传热传质过程的认识和理解就变得尤为重要。但密封的水热反应釜以及高温高压条件，对其进行原位研究变得几乎不可能，因此，如何打开这个“黑匣子”已成为水热法合成材料研究领域中面临的一个巨大的挑战。

　　研究结果表明，水热合成反应釜中的流场对纳米材料合成的影响是不可忽视的，尤其是在使用大体积反应釜进行规模化制备高长径比材料或由纳米基元构建的凝胶材料时，流场的影响将会更加明显，会产生预料之外的杂质或三维块材内部结构不均匀等现象，应该引起合成领域的关注。这项研究对今后水热法合成纳米材料技术的发展具有重要的指导意义。