Sinteza hidrotermală ( ing. sinteza hidrotermală ) este o metodă de obţinere a diverşilor compuşi chimici şi materiale folosind procese fizico-chimice în sisteme închise care apar în soluţii apoase la temperaturi peste 100 ° C şi presiuni peste 1 atmosferă .
Metoda se bazează pe capacitatea apei și a soluțiilor apoase de a se dizolva la temperaturi înalte (până la 500 ° C) și presiune (10–80 MPa , uneori până la 300 MPa) substanțe care sunt practic insolubile în condiții normale - unii oxizi , silicati , sulfuri . Principalii parametri ai sintezei hidrotermale, care determină atât cinetica proceselor în desfășurare, cât și proprietățile produselor rezultate, sunt valoarea inițială a pH -ului mediului, durata și temperatura sintezei, precum și presiunea din sistem. Sinteza se realizează în autoclave , care sunt cilindri de oțel etanșați, care pot rezista la temperaturi și presiuni ridicate pentru perioade lungi de timp.
Pentru a obține nanopulberi , se folosesc fie reacții de hidroliză la temperatură înaltă a diverșilor compuși direct într-o autoclavă, fie tratarea hidrotermală a produselor de reacție la temperatura camerei - aceasta folosește o creștere bruscă a vitezei de cristalizare a multor faze amorfe în condiții hidrotermale . În primul caz, o soluție apoasă de săruri precursoare este încărcată în autoclavă , în al doilea caz, o suspensie de produși de reacție într-o soluție efectuată în condiții normale. Necesitatea de a folosi echipamente speciale și prezența unui gradient de temperatură este de obicei absentă.
Avantajele metodei de sinteză hidrotermală sunt posibilitatea de a sintetiza cristale de substanțe instabile în apropierea punctului de topire, posibilitatea de a sintetiza cristale mari de calitate superioară. Ca dezavantaje, este de remarcat costul ridicat al echipamentelor și imposibilitatea observării cristalelor în procesul de creștere.
Efectuarea sintezei hidrotermale este posibilă atât la o temperatură și presiune sub punctul critic pentru un anumit solvent, peste care dispar diferențele dintre lichid și vapori, cât și în condiții supercritice. Solubilitatea multor oxizi în soluții de sare hidrotermală este mult mai mare decât în apa pură; sărurile corespunzătoare se numesc mineralizatori. Există, de asemenea, un grup înrudit de metode de sinteză hidrotermală bazate pe utilizarea solvenților organici și a CO 2 supercritic .
O extindere semnificativă a posibilităților metodei hidrotermale este facilitată de utilizarea unor influențe externe suplimentare asupra mediului de reacție în cursul sintezei. În prezent, o abordare similară a fost implementată în metodele de sinteză hidrotermal- cu microunde , hidrotermal- ultrasonică , hidrotermal - electrochimică și hidrotermal-mecanochimică.
Unul dintre cele mai cunoscute nanomateriale produse hidrotermal sunt zeoliții sintetici . O condiție necesară pentru prepararea lor este prezența în soluție a anumitor substanțe tensioactive (surfactanți), care influențează activ evoluția morfologică a compușilor oxizi în soluții hidrotermale. Alegerea condițiilor de sinteză și a tipului de surfactant face posibilă obținerea intenționată a nanomaterialelor poroase cu o dimensiune dată a porilor, care este controlată într-o gamă destul de largă.