微波辅助合成
微波辅助合成TiO2 及其光催化性能的研究(完整版)
微波辅助合成TiO2及其光催化性能的研究 摘要：以TiCl 4为原料，采用微波辅助合成法制备了纳米TiO 2 光催化剂。利用SEM、XRD、TEM、TG-DTA 等技术。对产物进行了表征，并以制备的TiO 2 为催化剂，通过酸性品红水溶液的光催化降解实验考察了该催化剂的光催化反应性能。 关键词：微波辅助合成;催化性能;TiO 2 ;光催化 前言： 二氧化钛具有特殊的物理化学特性及电子能带结构，光催化活性高，作为光催化材料广泛地应用于环境保护和污染治理的研究应用领域[1]。TiO2的制备方法影响着二氧化钛催化剂的形态结构，从而也大大影响了其光催化性能，因而为了获得具有高活性的光催化剂，TiO2的制备技术也被广泛而深入地进行了研究[2~4]。制备纳米TiO2有很多方法，常用的有胶-凝胶法[2]、电化学(elect rochemist ry)法[3]、CVD(Chemical Vapor Deposition)法[4]、溅射法和真空蒸镀法等。微波能作为一种新型的加热方式，主要优点在于对反应体系快速升温、加快反应速率、缩短反应时间、提高反应选择性等，因而广泛地应用于材料加工与合成等诸多方面。本研究利用微波辅助合成的新方法，制备纳米TiO2光催化剂，研究催化剂的结构特点及光催化特性，旨在寻求微波法在TiO2纳米光催化剂制备领域的实际应用。 正文： 1 纳米TiO 2 光催化机理 半导体粒子具有能带结构,一般由添满电子的低能价带和高能导带构成,价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时,价带上的电子(e-)被激发跃迁到导带,在价带上产生空穴(h+),并在电场作用下分离并迁移到粒子表面。光生空穴因具有极强的得电子能力,而具有很强的氧化能力,将其表面吸附的OH-和H2O分子氧化成·OH自由基,而·OH几乎无选择地将有机物氧化,并最终降解为CO2和H2O。也有部分有机物与h+直接反应,而迁移到表面的e-则具有很强的还原能力。光催化机理可用下式表示: 在整个光催化反应中,·OH起着决定作用。半导体内产生的电子-空穴对存在分离/被俘获与复合的竞争,电子与空穴复合的几率越小,光催化活性越高。半导体粒子尺寸越小时,电子与空穴迁移到表面的时间越小,复合的几率越小;同时粒子尺寸越小,比表面积越大,
微波辅助有机合成中_非热效应_的研究方法
进展评述 微波辅助有机合成中“非热效应”的研究方法 陈新秀 徐 盼 夏之宁3 (重庆大学化学化工学院 重庆 400030) 摘 要 微波作为一种新颖的加热方式,极大地提高了有机合成的效率。对于微波促进有机合成反应机理,人们提出了它具有“非热效应”。本文从微波对分子的影响、微波光量子对化学键的影响以及微波对化学 反应的影响3个方面,对“非热效应”存在的理论依据进行了阐述;从理论、实验以及两者相结合的角度,对“非 热效应”的研究方法与技术进行了综述。 关键词 微波 有机合成 非热效应 Methods for N on2therm al Microw ave E ffects in Microw ave Assisted Organic synthesis Chen X inxiu,Xu Pan,X ia Zhining3 (C ollege of Chemistry and Chemical Engineering,Chongqing University,Chongqing400030) Abstract As a new heating technology,the microwave extraordinarily im proves the efficiency in organic synthesis. The investigations on the mechanism of microwave2accelerated organic synthesis were supposed to be a“non2thermal effects”.The theoretical foundation of non2thermal effects was studied on the basis of the im pact of microwave on m olecules, chemical bonds and the chemical reactions.The studying methods and the especial technologies for evidencing the non2 thermal effects in microwave assisted organic synthesis were reviewed. K eyw ords M icrowave,Organic synthesis,N on2thermal effects 微波作为一种新型的加热方式已被广泛应用于有机合成等领域。在过去30年,微波辅助合成方法已被应用到几乎所有类型的有机反应。与传统加热方式相比,微波辐射可提高反应的产率或大大缩短反应时间[1,2],有时还表现出和常规加热不同的选择性[3,4]。尽管已有大量有关微波合成的研究报道,但是相比于常规加热方式,微波加速或改变化学反应的原因并不十分清楚。目前认为微波存在3种可能的效应:微波热效应,特殊的微波效应,微波非热效应。微波热效应及其特殊效应,已得到大家的认可[5];而微波“非热效应”的存在与否,至今依然是微波化学领域争论的一个焦点。 微波非热效应是指不能用单纯的热Π动力学效应或者特殊微波效应解释的微波场对化学反应的影响,还有,微波作用使一个处于相同温度等反应条件下的合成产生了不同的效果,也被列为“非热效应”之类。对于一个有机反应微波能否产生“非热效应”,目前尚有较大的分歧[6～12],有的文献用实验证明有“非热效应”;而另外又有文献证明没有“非热效应”。后者认为微波辅助有机合成产生不一样效果的原因是温度控制不准的结果。对此争议采用证明的方法多种,但却不能令众人信服。鉴于对“非热效应”研究方法的归纳总结以及综合评价尚未见报道,本文根据“非热效应”的理论依据,从理论、实验以及两者相结合的角度,对合成领域中“非热效应”的研究方法与技术进行综述。 1 微波“非热效应”的理论依据 111 微波对分子存在影响 科技部国际合作项目(2006DFA43520)和国家自然科学基金项目(20775096)资助 2009201221收稿,2009203209接受
微波辐射合成和水解乙酰水杨酸123
微波辐射合成和水解乙酰水杨酸 乙酰水杨酸(Ａｃｅｔｙｌｓａｌｉｃｙｌｉｃａｃｉｄ)，又称阿司匹林(Ａｓｐｉｒｉｎ)，为白色针状或片状晶体,ｍ.ｐ136℃,易溶于乙醚、苯、热 乙醇,难溶于冷水，是人们熟悉的解热镇痛、抗风湿类药物。阿司匹林价格低廉，疗效显著，且防治疾病范围广，因此至今仍被广泛使用。人工合成乙酰水杨酸的 历史已有百年，1859年Ｋｏｌｂｅ用干燥的苯酚钠和二氧化碳在4～7atm下发 生反应,合成廉价的水杨酸,因而乙酰水杨酸的大量合成始于主要原料水杨酸的 工业化生产。 乙酰水杨酸通常用水杨酸和乙酸酐反应来合成，用浓硫酸或浓磷酸作催化剂，以加速反应的进行。该法反应速度相对较慢，收率仅74—80%，且易产生副 反应，对生产设备有较强的腐蚀性。乙酰水杨酸的传统酸催化合成法存在着相对 反应时间长，乙酸酐用量大，副产物多等缺点。本实验参考文献将微波辐射技术 用于合成和水解乙酰水杨酸，并加以回收利用，体现了化学绿色化的改革目标。 １.１实验原理 实验方式如下： １.２主要仪器和试剂仪器 仪器：格兰仕ＷP750型微波炉，电子天平，圆底烧瓶（100mＬ），烧杯（250m Ｌ），椎形瓶（100mＬ），移液管（5mL），减压抽滤装置，红外光谱仪。 试剂：水杨酸（Ａ.Ｒ），乙酸酐（Ａ.Ｒ），无水碳酸钠（Ｃ.Ｐ），盐酸（Ｃ. ，活性炭。 Ｐ），氢氧化钠（Ｃ.Ｐ），95%乙醇（Ｃ.Ｐ），2%FeCl 3 1.３操作步骤 1.3.1微波辐射碱催化合成乙酰水杨酸 在100mL干燥的圆底烧瓶中加入2.0g (0.014mol)水杨酸和约0.1g碳酸钠， 再用移液管加入2.8mL (3.0g,0.029mol)乙酸酐，振荡，防如微波炉中，在微波 辐射输出功率495W下，微波辐射20s.稍冷，假如20mL pH=3～4的盐酸水溶液，将混合无继续在冷水中冷却使之结晶完全。减压过滤，用少量冷水洗涤结晶2～ 3次，抽干，得乙酰水杨酸粗产品。粗产品用乙醇水混合溶剂(1体积95%乙醇+2 体积水)约16mL重结晶，干燥，得白色乙酰水杨酸2.02g，熔点135～136℃。产水溶液检验。 品用2%FeCl 3 1.3.2微波辐射水解乙酰水杨酸实验 在100mL烧杯中加入2.0g (0.01mol)乙酰水杨酸和40mL0.3mol/L NaOH水溶液，在微波辐射输出功率1000W下，微波辐射40s.冷却后，滴加6mol/L HCl至
微波辅助法合成金属有机骨架
微波辅助法合成金属有机骨架 微波加热在有机化学中，使用了几十年，直到最近才应用于制备多维的配位聚合物，通常称为金属–有机框架（MOF）。微波加热使反应所需时间短，快速的结晶成核力学和生长，和高产量的理想产品，产品能够很容易地被分离出来，且而几乎没有副产物。这些具有较好性质的材料从过去经济可行时期被系统研究出来的角度来看，金属有机骨架的研究是极为重要的。强调的是纳米晶体可以直接应用功能化设备上。 1 引言 超级分子化学的分支被称作“晶体工程”，它主要研究的是大分子网状物的构成，它的可预测的拓扑学和性质是有其独特的祖坟的化学性质控制的。Desiraju 和Etter的关于通过氢键有机晶体组装的研究认为是晶体工程的开端。Hoskins 和Tobson描述了基于共价键的金刚石型骨架的设计，拓展了配位键的概念，现在是人们所熟知的金属有机骨架、配位聚合物或者配位骨架。共价键影响产物的性质，尤其是高度孔状结构的设计，这个孔状结构要求达到主体的交换和气体储存的要求，并且拥有催化性质、电学性质、磁性以及荧光性质。 有机配体和金属离子作为“主要的结构单元”，和作为“第二结构单元”的多齿配体，形成聚合物。这两个术语都引自沸石化学。遗憾的是，和沸石不同的是，金属阳离子和有机配体可能的结合方式是无穷大的，因此，我们仍然不能预测任何特殊的结构形成何种结构。 金属有机骨架的合成方法的发展分为三个阶段。第一阶段，在过去的几个世纪，人们用蒸发溶剂的方法在非常小的容器里制备较大单晶，制备时间从几周到几个月不等。第二阶段，借鉴传统的沸石合成方法——溶剂热法开始被应用，实验所需时间缩短到几天。虽然微晶通常能够在这些条件下得到，但是这个方法被改进后可以获得单晶。目前面临的工作是进一步缩短反应时间，大大增加产率和功能化材料。目前研究的主要目的是，能够形成产业化。微波法将很快取代传统的溶剂热合成法，溶剂热合成法利用的是传统加热方法，而且已经有关于微波法制备金属有机骨架的文章发表。这篇文章简要地阐述了微波加热的研究，阐述了它的优点及局限。 2 背景 2.1 传统的溶剂热合成法 金属有机骨架的合成是主要结构单元通过自我识别的自组装过程。大量的结构已经用溶剂热合成法合成制得，但是所需反应时间长（几天到几周），所需设备庞大，能量消耗高。为了克服这些困难，新的方法形成了，比如说电化学方法、溶剂热合成法，甚至更多的有前景的方法，包括微波辅助合成法。 2.2 微波辅助合成法 微波加热是P. L. Spencer于1946年在Raytheon Corporation偶然发现的。当他正在进行关于雷达微波的应用时，电磁波在1m到1mm之间（300Hz~300GHz），他口袋里的巧克力棒融化了。频繁使用的家用的微波放射是2.45GHz(12.24cm)，最大瓦数是800W。 微波是通过磁电管形成的，磁电管包含振荡器，振荡器是用来将高电压的直流电转换为高频率的放射。用一个典型的实验设备中，波导将磁电管形成的能量转换到进样池（图1-顶部）。许多分子，最显著的是水，其具有绝缘性，使它们循环并和微波的交流电连接在一起。当分子之间相互碰撞的时候，分子运动形成的高温就被分散了。样品池是一个法拉第笼子，它能够阻止微波进入环境中。微波加热主要的优点是他的能量效率，因为能量只在反应
微波辅助提取
微波辅助提取-高效液相色谱法测定蔬果中的Vc含量 摘要：维生素C是一种水溶性维生素。在人体中为维持人体健康发挥着重要的作用。在本实验中，将市场上新鲜猕猴桃榨汁后，用微波辅助提取维生素C。配制出一系列标准浓度的维生素溶液，在265nm波长的光下用高效气相色谱测量其峰面积，并作出其峰面积-浓度曲线，得到其关系式。通过测出三组样品的峰面积，代入公式中计算维生素C的含量。实验测出猕猴桃中维生素C含量为56.95 mg·L-1，RSD为5.3%。 关键词：微波辅助提取液相色谱法维生素C 标准曲线 1 引言 维生素C是一种水溶性维生素，在所有维生素中，维生素C是最不稳定的，在贮藏、加工和烹调时，极易被氧化和分解。而维生素C是维持人体健康的最重要的维生素之一，人体不能自身合成，必须以食物形式获取。研究发现维生素C 的缺乏可导致坏血病和免疫力底下等多种疾病，其在人体中的含量高低常作为某些疾病诊断及营养分析的重要指标。因此抗坏血酸的定量分析在食品、医药领域相当重要[1]。 目前测定抗坏血酸含量的方法有很多，其中包括碘量法[2]、紫外分光光度法[3]、伏安法[4]、红外光谱法[5]、库伦滴定法[6]和液相色谱法等等。本实验采取微波辅助提取，快速、简便地萃取中蔬果中的维生素C，并采用高效液相色谱法进行分析，以维生素C标准系列溶液色谱峰面积相对其浓度做校准曲线，根据样品中维生素C的峰面积，由校准曲线计算其浓度。 2 实验部分 2.1 试剂 乙腈：色谱纯； 冰乙酸，维生素C，磷酸二氢钾：分析纯； Vc标准溶液：快速准确称取0.025 g Vc，用1 mol/L乙酸溶液溶解，定量转移至250 mL容量瓶中，用1 mol/L乙酸溶液定容，得到100 mg/L标准溶液备用，现用现配； 猕猴桃一个。 2.2 仪器 平头进样器；
微波辅助合成及绿色化学
微波辅助化学合成和绿色化学 引言 绿色化学又称环境无害化学，它涉及到化学合成、催化、生物化学、分析化学等不同领域, 其核心是利用化学原理从根本上消除化学工业对环境的污染，少产废物，甚至不产废物，达到“零排放”的特点。为了使化学合成过程与环境达成友好的协调，人们通常期望采用清洁的实验技术、清洁的反应物、清洁的反应溶媒以及尽可能温和的实验条件进行高选择性的、高收率的化学合成。清洁的实验技术有电解化学合成、微波化学合成、光化学合成和催化合成等等；清洁的反应溶媒有超临界水、超临界CO2、离子性液体，或者不需反应溶媒的固相合成反应；清洁的反应物有有机锡的化合物等。 微波技术用于化学合成最早可追溯到1986年，当时加拿大的R.Gedye 等实验中发现： 和传统的加热方式如电加热、油浴加热相比，微波辅助化学合成的反应速度大大的得以提高。 此外，由于微波反应还具有重现性高、环保、选择性高等诸多特点，迅速引起了人们的广泛关注。自90年代后半期以来，有关微波合成的报导逐年呈上升趋势，至今 已有1000多篇相关报导。事实上，现在有机合成类代表 性杂志如Tetrahedron Letters,Synlett 等基本上每期上都刊登有微波合成的文章。此外，现已有关于微波化学的书籍出版、微波化学的学术论坛也方兴未艾。在美国，微波辅助化学合成已走进课堂，并得到了老师和学生们的高度认可。 微波加热原理和特徵 微波是频率位于300GHz 和300MHz ，波长介于1mm 和1m 之间的电磁波，家用微波炉的频率为2.45GHz ，波长为12.2cm 。在比该波长更短的可见光、紫外光的幅射下，分子由於受到激发，很容易发生光化学反应，但微波的能量相对较小，不会引起分子的光化学反应。和传统的加热方式相比，微波加热的速度快的多，大多数研究表明：采用微波加热的化学反应所用时间通常为采用传统加热方式所用时间的千分之一甚至更少。目前，对微波加热机理的探讨很多，大多数都是从传统的电磁波物理学理论出发对其加以解释的，可简单地描述如下：分子在微波的辐射下(电场的作用下) ，转向偶极矩发生变化，由於摩擦产生热量。 微波和物质的相互作用 可以看出：在微波加热的情况下，热量来自分子本身，这和传统的加热方式--热量来自热源并经过物质的热传导有明显的区别。因此，微波更适合于对极性物质的加热。下表中给出了一些溶媒(10ml)在微波辐射下的升温速度, 可以看出：极性溶媒的升温速度比非极性溶媒的升温速度快的多。故在采用微波加热进行化学合成的过程中，溶媒的选择显得非常重要。 溶媒 温度(。 C) 沸点(。 C) 电荷诱导率 30秒 60秒 H2O 62 104 100 80.10 198419861988199019921994199619982000 200 400 600 800 1000 t o t a l p a p e r year
微波合成应用知识
微波合成应用知识 微波在合成化学上的应用代表着这个领域的一个重要突破。它大幅度的改变了化学合成反应的执行和在科学界中人们对它的看法。以下就微波反应的原理，和微波合成在具体实验中的注意事项进行阐述。 1．微波反应原理： 在微波合成中，微波与反应混合物中的分子或离子直接偶合，通过偶极旋转或离子传导这两种方式将能量从微波传导到被加热物质，使得反应体系中能量快速增加。一方面可以使能量更有效的作用于各种反应，使得反应速度更快，反应产率更高，反应更清洁。另一方面微波直接将能量传递给反应物（转化为分子能），所以微波能够驱动某些在传统加热方式下不能发生的反应，为化学转换带来了全新的可能性。 2．什么是单模，多模微波 单模微波：简单的说是只用一种数学模型就可以表示的微波。多模微波：简单的说是需要用多种数学模型才能够表示的微波。单模微波作为一种单一作用到反应物上的能量，可以使我们的反应更加精确，反应容易控制，有很好的反应重现性。多模微波虽然不如单模微波可以精确的定量控制，但他具有较大微波反应腔体的特性也是非常重要的。 3．什么是环型聚焦微波 CEM在DISCOVER系列的微波合成仪器中，采用了基于AFC（AUTO FOCUS COUPLING）环形聚焦自动耦合单模微波技术，一方面确保了单模微波反应得重现性特点，另一方面聚焦微波的设计使微波场能量密度达到900w/l比驻波微波场能力密度大3-4倍，比通常多模微波能量密度大了30多倍。大能量的微波场能量提高了很多反应可能性。 在这里值得注意的是，我们在查以前参考文献的时候，一定要看清楚文献中使用的微波合成仪的类型。然后使用适合的微波功率进行合成。如果文献中没有提到仪器，那么我们在实验的时候就必须从较小的功率还是摸索。（比如以20W的功率开始摸索） 4．微波对于不同物质的作用 不同物质具有不同的微波特性，通常来说：金属反射微波；石英、特氟隆等是吸收微波的能力非常弱，这些物质能被微波穿透；在通常的反应物中，除非极性溶剂吸收微波的能力很弱以外，其余的溶剂、底物、催化剂等都具有不同吸收微波的能力。
微波辐射技术在有机合成中的应用
第25卷 第11期 2009年6月 甘肃科技 Gansu Science and Technol ogy V ol.25 N o.11 Jun. 2009微波辐射技术在有机合成中的应用 赵彦龙1,于文辉2 (1.中国石油兰州石化公司研究院,甘肃兰州730060;2.中国石油兰州石化公司助剂厂,甘肃兰州730060) 摘 要:微波辐射是促进化学反应的一种绿色技术,综述了近年来该技术在有机合成化学领域中的应用前景。 关键词:微波辐射;有机反应;绿色化学;传导和对流 中图分类号:0621 微波作为一种传输介质和加热能源己被广泛应 用于各学科领域,如,食品加工、药物合成、橡胶和塑 料的固化等[1]。与常规加热方法不同,微波辐射是 表面和内部同时进行的一种体系加热,不需热传导 和对流,没有温度梯度,体系受热均匀,升温迅速。 与经典的有机反应相比,微波促进可缩短反应时间, 提高反应的选择性和收率,减少溶剂用量甚至可无 溶剂进行,同时还能简化后处理,减少三废,保护环 境,故被称为绿色化学[2]。按反应类型就近期微波 在有机合成中的应用作简单综述。 1 成环反应 Lee等[3]在微波辐射条件下合成了一系列的苯 基二氢三嗪化合物,通过对实验条件的优化,反应时 间有所降低,产物纯度都相应增加。 George等[4]第一步采用Ylides反应生成中间 体,利用[3+2]的周环反应,在微波辐射条件下合 成了多种吡啶烷,发现比传统加热方法产率高。 田桂芬[5]等在高压条件下,醋酸铵为催化剂, 乙醇为溶剂,在微波促进下芳醛、5,5-二甲基-1, 3-环己二酮(达米酮)、乙酰乙酸乙酯三组分一步 合成了2,7,7-三甲基-3-乙氧羰基-4-芳基 -5-氧代-1,4,5,6,7,8-六氢喹啉。 2 开环反应 Goverdhan等[6]在微波辐射条件下利用相转移 催化剂实现了环酯与环醚的开环反应,反应时间较 短,产物的纯度得到了提高。 3 氧化反应 Moha mmad等[7]在微波辐射条件下在1m in内 用次氯酸钙将一些苄醇氧化成相应的酮或醛,根据 与羟基相连的侧基的不同,产率有所不同。 4 酰胺化反应 Doris等[8]利用微波在溶液中通过两步法合成 N-酰基二氢嘧啶,第一步在微波下实现酰基化,第 二步在微波下除去杂质,反应时间从几小时降低到 几分钟。 Krishna等[9]利用微波辐射,在水溶剂中一步法 使伯醇和伯胺类化合物直接酰基化,反应时间较常 规法大大减少并且产率有所提高。
微波合成仪操作规程
微波合成仪 Parr反应釜主要用于物料的水热反应、水热转化及各种材料的水热合成与制备。本设备釜体为纯钛材质，最高承受温度300℃，最高承受压力12.5MPa，不适用于强酸强碱等强腐蚀性体系的水热反应。 一、操作流程 （1）实验前，检查并确保热电偶、压力传感器、冷却水电磁阀等部分连接正确，釜头各阀门处于关闭状态，釜头密封垫圈完好。 （2）加入反应物料，物料体积不得超过反应釜容积的2/3(即1.2L)，在高温高压状态下应尽量减少反应物料体积以确保安全。 （3）装上釜体，使釜体与釜盖吻合，拧紧固定螺丝。紧固螺丝时，应均匀、对称、逐步的拧紧密封螺栓，使其达到一致的应力状态，过松和过紧都是不允许的。同时应定期向螺栓螺纹处涂少量高温防咬油以保证螺栓的正常使用，延长其工作寿命。 （4）实验开始时，先打开磁力搅拌器及压力传感器冷却水（如有冷却水电磁阀也应同时打开其水源），并注意观察保证冷却水接口及冷却水套无泄漏。 （5）依次打开电源控制总开关、搅拌马达电源开关，缓慢调节转速旋钮至适当搅拌速度。然后设定好反应温度，按加热键并选择Ⅰ、Ⅱ档进行加热（Ⅰ为半功率，Ⅱ为全功率）。 （6）实验过程中如需采样，应缓慢旋开液体采样阀进行采样以免发生危险，实验结束后应通过进气阀进气来吹扫采样探底管以保证探底管清洁（通常不建议实验过程中采样）。 （7）实验结束后，关闭加热键，根据实验需要磁力搅拌器可继续搅拌以促进冷却。如果通冷却水来加快釜体冷却，则需注意冷却水出水铜管温度很高，身体及仪器其他管线要远离铜管以免烫伤或发生其他危险。 （8）等待反应釜温度降至常温后，关闭磁力搅拌器、冷却水、显示屏、控制器总电源。然后取下釜体，取出物料，并清洗反应釜。 二、注意事项 （1）本仪器为高温高压贵重仪器，只允许专业人员进行操作，实验过程中严禁非专业人员靠近、触摸反应釜，以免烫伤或发生其他危险。 （2）禁止在带电、带压情况下对反应釜进行维护、拆卸等工作。 （3）原则上仪器开启过程中，操作人员不得离开，注意观察反应釜温度、压力的变化，超过反应釜最高承受温度和压力时应立即关闭仪器电源，打开冷却水。 模板
实验十六 微波辐射合成对氨基苯磺酸
实验十六微波辐射合成对氨基苯磺酸 一、实验目的 1．了解微波辐射下合成对氨基苯磺酸的原理和方法； 2．掌握微波加热进行实验的操作技术。 二、实验原理 室温下芳香胺与浓H2SO4混合生成N-磺基化合物，然后加热转化为对氨基苯磺酸，它在常法下加热反应需要几个h。而用微波10min左右便能完成。反应式如下： 三、主要试剂及产品的物理常数：（文献值） 四、实验内容 在25mL圆底烧瓶中放入2.7 mL（约2.8g）新蒸苯胺，分批加入1.5mL浓硫酸，并不断振摇。加完酸后将圆底烧瓶放入微波炉内装上空气冷凝管，并同时在微波炉内放入盛有100mL水的烧杯，火力调至低档，持续10min。关闭微波炉待稍冷，取出1-2滴这种混合物，倒入2mL10% 的NaOH溶液中，若得澄清的溶液，则认为反应完全，否则需继续加热。 反应完毕后，将反应液在不断搅拌下小心地趁热倒入盛有20mL冷水或碎冰的烧杯中。此时灰白色对氨基苯磺酸析出，冷却后抽滤，用少量水洗涤，然后用活性碳脱色，热水重结晶，可得到含两分子结晶水的过氨基苯磺酸，产量约为4g。 五、仪器装臵
制备对氨基苯磺酸的实验装置图 六、成功关键及注意事项 1．由于加浓硫酸时，H2SO4与苯胺激烈反应生成苯胺硫酸盐，因此先要滴加，当H2SO4加至生成盐不能摇振才可分批加入。 2．用烧杯装100mL开水臵于微波炉中，可以分散微波能量，从而减少反应中因火力过猛而发生碳化。 3．稍冷可以使未反应的苯胺冷凝下来，以免苯胺受热挥发而造成中毒。 七、预习思考题 1．为什么微波辐射可以加速反应？ 2．反应产物中是否有邻位取代产物？若有，那一种是主产物？说明理由？ 3．如产量为2.8克，产率为多少？ [阅读材料] 微波技术在化学合成中的应用 一、微波辐射与加热 微波辐射区位于电磁光谱中红外线辐射区与无线电辐射区之间，它的波长一般在lmm~lm之间，相应的频率在0.3~300GHZ。一般来说，为了避免十扰，工业和家用的用于加热的微波装臵的波长一般控制在12.2cm，频率控制在2.450(士0.050)GHZ。微波技术早己应用于无机化学，但直到20世纪80年代中期才应用于有机化学，其发展缓慢主要是由于这种技术缺乏可控制性、可再生性、安全因素以及人们对微波介电加热本质的理解水平比较低等原因。
微波辅助萃取
微波萃取技术 微波萃取，即微波辅助萃取(MAE)，是根据不同物质吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中，达到提取的目的。 1. 微波萃取的机理 微波是一种频率在300MHZ至300GHZ之间的电磁波，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。常用的微波频率为2450MHZ。微波加热是利用被加热物质的极性分子(如H2O、CH2Cl2等)在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。传统加热法的热传递公式为：热源→器皿→样品，因而能量传递效率受到了制约。微波加热则是能量直接作用于被加热物质，其模式为：热源→样品→器皿。空气及容器对微波基本上不吸收和反射，这从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。 2. 微波萃取的特点 2.1体现在微波的选择性，因其对极性分子的选择性加热从而对其选择性的溶出。 2.2MAE大大降低了萃取时间，提高了萃取速度，传统方法需要几小时至十几小时，超声提取法也需半小时到一小时，微波提取只需几秒到几分钟，提取速率提高了几十至几百倍，甚至几千倍。 2.3微波萃取由于受溶剂亲和力的限制较小，可供选择的溶剂较多，同时减少了溶剂的用量。另外，微波提取如果用于大生产，则安全可
靠，无污染，属于绿色工程，生产线组成简单，并可节省投资。 3.注意事项 微波萃取一般适用于热稳定性的物质，对热敏性物质，微波加热易导致它们变性或失活；要求物料有良好的吸水性，否则细胞难以吸收足够的微波能将自身击破，产物也就难以释放出来；微波提取对组分的选择性差。
自然辩证法与微波合成技术的发展
自然辩证法与微波合成技术的发展 理学院化学工程李郭成632085216132 摘要：本文以自然辩证的观点探讨了微波合成技术的发展历程,运用自然辩证法的基本理论、基本方法,系统分析了微波合成技术的发展历史、现状和未来，并对其的发展趋势和未来模式做了探索性研究和预测,同时以哲学的观点阐述其发展的因果关系,揭示其事物发展的共性问题。 关键词：自然辩证法、微波合成、微波反应器 1 前言 自然辩证法就是用唯物辩证法的观点和方法研究自然界发展的最一般的规律，研究人类认识自然界的最一般的规律和方法，研究自然科学发展的最一般的科学。辩证法对自然科学来说，是一种重要的思维形式，因此，我们在学习自然科学时，要善于发掘自然科学中富含的自然辩证法。微波合成技术是一项新型有机合成技术，在近几年的时间内技术日趋成熟，其内容充满了丰富的辩证法，我们也要用自然辩证法来不断推动微波合成技术的发展与完善。 2 推进自然科学的进步———当代自然辩证法 自然辩证法是马克思主义对于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然改造自然的一般方法的科学,是辩证唯物主义的自然观、科学技术观、科学技术方法论。它主要研究自然界发展的总规律,人与自然相互作用的规律,科学技术发展的一般规律,科学技术研究的方法，其研究目的就是为了合理地处理人与自然的矛盾[1]。它集中研究自然界和科学技术的辩证法,是唯物主义在自然界和科学技术领域中的应用,它的原理和方法主要适用于自然领域和科学技术领域。学习和运用自然辩证法将有助于我们搞清科学和哲学的关系,从而更加清楚地认识科学的本质和发展规律,更加全面的观察思考问题,只有加深了认识,我们才能更好地发挥主观能动性,迎接新的科学技术的挑战。 在这里，我们主要谈的是在比较系统的学习了《自然辩证法》的课程后，结合我们自己的学科知识，对自然辩证法在学科学习中的理论意义和实践操作中的指导作用作了简要的说明。而作为化学工程相关专业，微波有机合成技术是非常重要的知识，对于我国的化学学科和经济发展起着很重要的作用。 3 微波合成技术的发展
微波合成乙酰水杨酸
微波合成乙酰水杨酸 一、实验目的 1.了解并掌握微波合成新技术 2.熟悉重结晶、熔点测定等操作 二、实验原理 三、实验仪器及试剂 仪器：普通微波炉；100mL锥形瓶；抽滤装置；表面皿；数字熔点仪 试剂：水杨酸（AR） 2.0g；乙酸酐（AR） 4.0g；碳酸氢钠（AR）0.1g；盐酸溶液(pH=3～4) 20 mL；95％乙醇5 mL；1%三氯化铁溶液 四、实验内容 在100ml 干燥的锥形瓶中加入 2.0g 水杨酸和 4.0g 乙酸酐，加入适量碳酸氢钠（0.1g）作催化剂，稍加摇动，将一表面皿盖住锥型瓶口。然后放在微波炉中辐射一定时间（微波输出功率为425w，辐射时间为60s），反应结束后，稍冷，加入20ml pH=3～4 的盐酸水溶液，将混合物继续在冷水中冷却使之结晶完全，抽滤，用少量蒸馏水洗涤，干燥，得乙酰水杨酸粗产物。粗产物用乙醇—水混合溶剂（1体积95%的乙醇+2 体积的水）约16ml 重结晶，干燥，得白色乙酰水杨酸晶体,称重，测熔点。由于反应物水杨酸可与三氯化铁溶液反应生成蓝色配合物。故用1%三氯化铁溶液检验重结晶产品，无蓝紫色出现，表明产物中不含水杨酸，纯度较高。 纯乙酰水杨酸的熔点为135～136℃。 乙酰水杨酸的常规合成方法是用浓硫酸或浓磷酸作催化剂以加速反应进行，该法速率慢，产率仅70%—80%，且易发生副反应，对生产设备有较强的腐蚀性。微波辐射法的速率是常规法的20 倍。微波辐射提高化学反应速率的主要原因是微波
作用于反应物后，加剧了分子运动速率，提高分子的平均动能,降低了反应的活化能，因而大大增加了反应物分子的碰撞频率，使反应迅速完成。 本实验约需3～4h 五、注意事项 使用微波炉前要认真阅读使用说明，正确操作，以防微波泄漏。 六、思考题 有哪些因素会影响到产率？
微波辅助提取技术
微波辅助提取技术 生命与科学学院食品科学专业柳佳齐201207033 一微波提取技术的基本原理 微波是指频率在300兆赫至300千兆赫的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。 微波提取全称应是微波辅助提取技术。微波辅助提取又称微波萃取，是颇具发展潜力的一种新的萃取技术，是微波和传统的溶剂提取法相结合而成的一种提取方法。依据溶剂极性不同，它可以透过溶剂，使物料直接被加热，其热量传递和质量传递是一致的。 微波萃取的机理可从以下3个方面来分析：①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。③由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24．5亿次/s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。 二微波萃取的工艺流程 微波提取与常规提取工艺近似，仅在实施提取的关键点上有自身特点，其工艺流程：选料→清洗→粉碎→浸泡→微波提取→分离→浓缩→干燥→粉化→成品。其操作一般包括以下几步：（1）将物料切碎，使之更充分地吸收微波能；（2）将物料与适宜的萃取剂混合，置于微波设备中，接受辐照（关键性的一步）；（3）从萃取相中分离除去残渣。 在实际操作中，将切碎的干药材在溶剂中浸泡适当时间（一般为0.5～1.5 h），再进入微波提取这一步非常重要。因为经浸润后的物料，内部溶剂量增加，利于更好地吸收微波能，达到升温与细胞破壁的目的。也可使提取时间缩短，节约能源。 三微波提取设备 微波提取的设备主要分两类：一类是微波提取罐，另一类为连续微波提取线。两者主要区别：提取罐是分批处理物料，类似常规的多功能提取罐；连续微波提取线是以连续方式工作的提取设备。具体参数一般由设备生产厂根据使用厂家的要求设计。
碳纳米点合成(微波法)
碳纳米点合成（微波法） 【实验目的】 1、了解碳纳米点的基本性质（发光性质等）及应用前景 2、掌握微波法制备碳纳米点的操作过程 【实验仪器】 微波炉（提供微波加热），手提式紫外分析仪，去离子超纯水机，电子天平 【实验原理】 近年来，由碳元素构成的各种纳米材料诸如富勒烯、石墨烯、碳纳米管和碳纳米点等不断被发现，碳纳米材料以其优良的性质成为21世纪科技创新的前沿领域。尤其作为一种新型的碳纳米材料，碳纳米点因具有良好的水溶性、稳定性、低毒性、耐光漂白以及很好的生物相容性，正引起人们极大的关注，有望替代有机染料和多含重金属元素的半导体量子点在生物成像与传感、光催化及光电器件等领域的应用。 作为新型碳纳米材料，碳纳米点以其优异的物理和化学性质吸引了国内外学者的广泛关注和研究。为制备出荧光性能优良的碳纳米点，世界各国研究人员已经建立了多种制备碳纳米点的新方法。其中，微波技术已经成为一种重要的合成碳纳米点的化学手段。例如，2009年，Zhu等人报道了一种简单、经济的制备荧光碳纳米点的微波辅助热解法，具体过程为：将一定量的聚乙二醇（PEG-200）和糖类物质（葡萄糖和果糖等）溶解在蒸馏水中形成透明溶液，然后将该溶液在微波炉中加热，随着反应的进行，溶液颜色由无色逐渐变为黄色，最后为黑色，即得到了荧光碳纳米点。通过改变微波处理时间，可以很好地控制碳纳米点的尺寸及发光特性。微波处理时间越久，碳纳米点尺寸越大，发光向长波长移动。 【实验内容】 1、将1 g柠檬酸和1 g（2 g）尿素溶于20 mL去离子水中形成透明溶液； 2、将混合溶液放入750 W的微波炉中微波加热15 min左右，在此过程中反应液从无色溶液逐渐变为淡棕色溶液最后变为深褐色粘稠状固体，表明形成了碳纳米点； 3、取少量反应产物溶于去离子水中，置于紫外分析仪下，分析两种碳纳米点样品的发光特性。 【注意事项】 1、药品称量需认真，以免所制备的两种碳纳米点的发光性质差别不明显； 2、微波加热的时间要掌握好，加热时间太短或太长都会影响碳纳米点质量和发光性质。 【思考题】 正常情况下，柠檬酸和尿素质量比为1:1制备的碳纳米点发光为蓝色，1:2为绿色，但是为何有时所制备的两种碳纳米点发光颜色差别不明显？试分析可能原因。
无名字微波辅助提取终审稿)
无名字微波辅助提取文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
微波辅助提取-高效液相色谱法测定蔬果中Vc含量 摘要本实验先采用微波辅助萃取法快速萃取柠檬中的Vc，以1mol/L乙酸为萃取剂，再 采用高效液相色谱进行定性定量分析，以3%的乙腈-0.05mol/L KH 2PO 4 水溶液作为流动 相。通过对比停留时间进行定性分析，通过计算峰面积以及制作校准曲线进行定量分析。校准曲线在Vc浓度在5-100mg/L范围内与色谱峰面积呈良好的线性关系，相关系数为0.9991。结果测得柠檬中Vc的含量为42.52mg/100g。本实验方法具有用样少、分析快、操作简单、准确度高等特点。 关键词微波提取高效液相色谱维生素C 柠檬 1 引言 维生素C（Vitamin C, Vc）又叫抗坏血酸，是一种水溶性维生素。Vc在体内参与多种反应，如氧化还原过程，在生物氧化和还原作用以及细胞呼吸中起重要作用。人体内缺乏Vc时容易导致坏血病。同时，由于Vc是一种水溶性的强有力抗氧化剂并参与胶原蛋白的合成，它同时还具有防癌、预防动脉硬化、治疗贫血、抗氧化和提高人体免疫力等功效。Vc在蔬果中普遍存在，尤其是柑桔类水果中含量较高。樱桃、番石榴、辣椒、猕猴桃等水果中Vc含量在50-300 mg/100 g。 微波辅助提取利用与极性物质的热效应及非热效应来提高提取效率，且以水或醇为溶剂，对环境无污染。[1] 测定 Vc常用的方法有靛酚滴定法，分光光度法及高效液相色谱法等。靛酚滴定法测定的是还原型抗坏血酸，反应终点为粉红色，但如果果蔬的汁液为红色则会产生干扰，滴定终点不易判断。[2]而分光光度法操作费时[3]，高效液相色谱法是目前发展较快的一种检测方法，其具有高效、快速、稳定、可靠等特点。
微波水热合成法制备纳米材料
实验7微波水热合成法制备纳米材料 一、实验导言 “纳米”一词出自长度单位之一——nm的中文音译。20世纪后半叶，科学技术的发展先后出现了以“纳米”为名的一系列名词、术语。例如，纳米技术：逐个地移动分子或原子的技术称纳米技术，又称分子搭建技术；纳米结构：系统内以纳米级构建的结构件称纳米结构；纳米粒子：粒子直径在1～100 nm的粒子称纳米粒子；纳米材料：由纳米级粒子制成的材料称纳米材料；以及基于纳米级研究的各种具体命名，“纳米型电池”就是一例。 在物质结构研究中，人们从物质的宏观性质，例如，熔点、硬度、稳定性、导电性、磁性、光学性能等追溯到物质的微观结构，即原子结构、化学键、分子结构、晶体结构等来说明物质的性质。对材料也是如此。 科学上对物质结构的研究从来没有停止过。纳米级研究为我们展示了一个全新的概念，开辟了一个崭新的空间，即在物质的宏观层次和微观层次之间还存在着不同的亚微观层次，即团簇、纳米、介观等层次。 我们来定量地比较一下上述物质层次： 微观粒子的原子个数：1个到数个； 亚微观粒子的原子或分子个数：数百个到数千个； 宏观粒子的原子或分子个数：无限多。 即纳米粒子是具有数百到数千个原子或分子的粒子。粒子的尺度如此微细，它与化学成分完全相同的宏观粒子相比，具有许多不同寻常的特点。例如，表面效应，体积效应和量子尺寸(Kubo)效应等。 体积效应：纳米粒子的尺度与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，边界条件被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、熔点等都发生很大的变化。称为体积效应。表现在宏观性质上，纳米粒子的熔点远低于宏观粒子，例如，普通金的熔点为1063℃，而纳米金的熔点只有330℃。此特性为粉末冶金提供了新工艺条件。另外，利用等离子共振频移随颗粒粒度变化的性质可以制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽和隐形技术。 表面效应：粒子的表面原子数与原子总数之比随粒度的减小迅速增加，引起粒子的表面积和表面能迅速增大，称为表面效应。该效应表现在表面原子的晶场环境等与内部原子不同，使之易与其他原子稳定结合，具有很强的化学和催化活性。 量子尺寸(Kubo)效应：当粒子尺寸小到一定值时，某些电子有从准连续能级变为分立能级的现象，称为量子尺寸效应。因由Kubo通过实验证实，也称为Kubo效应。通俗地说，该效应使纳米粒子具有特殊的光学、力学、电磁学、耐磨、耐蚀、巨弹性模量、巨磁阻效应等性能，应用上可使微电子器件进一步微型化。 纳米粒子的特性所致，使纳米粒子磁性粉末如Fe2O3有很多潜在的用途：用作信息储存、彩色成像、生物加工、铁流体、磁凝和磁共振成像等的软磁材料；用于制备磁纪录纳米气敏材料等。再如SnO2是广泛用作对CO、煤气、乙醇等还原性气体进行检测和报警的气敏材料，若制成TiO2一SnO2固溶体纳米粉末，可使材料的灵敏度明显提高，使用效果更佳。 逐年深入的纳米研究推动着纳米技术的发展。在扫描隧道显微镜下蚀刻出的纳米级汉字令人惊叹不已；在微电子介质上制造出记录密度为普通磁盘3万倍的高密度存储器，于普通邮票大小的衬底上记录下400万页报纸刊载的内容令人叫绝。一些基于纳米技术的工具和器件也相继诞生：微型机电系统、专用集成微型仪器、传感器等。科学家们还提出了许多“不可思议”的设想，期待着诸如：纳米机器人、纳米卫星等梦想成真。 目前，我国已有ZnO、Fe2O3等纳米粉末以可观的规模投入工业化生产。 纳米粒子和纳米材料的制备方法很多。化学方法有：气相沉积法、沉淀法、水热合成法、
微波法制备纳米材料
微波法制备纳米材料（Cu／Cu20） 实验原理 微波介电加热已经被广泛地应用于化学领域，包括分子筛制备、放射性药物的合成、无机配合物的合成与嵌入反应、十燥条件下的有机反应、等离子体化学、分析化学中的样品预处理及催化等。近年来，微波介电加热因其具有特殊效应已引起了材料科学界的极大关注。与传统方法相比，微波辐射法具有反应速度快、反应条件温和及反应效率高等优点，而且产品具有较高的纯度、窄的粒径分布和均一的形态，并适于推广到大规模的工业生产中去，因而在纳米材料合成领域中显示了良好的发展态势和广阔的应用前景。本文在乙二醇类溶剂体系中利用微波介电加热分解醋酸铜前体，并进一步还原可得到Cu，O和cu纳米粒子及其复合物，反应体系简单，反应时间短，并且通过控制反应条件可以选择性合成Cu O和cu纳米粒子及Cu／Cu：O核壳结构，目前尚没有发现用微波辐射合成Cu／Cu，O核壳结构的报道。 试剂 水合醋酸铜(Cu(CH COO) ·H。O)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，二乙二醇(DEG)，三乙二醇(TEG)，聚 乙二醇200(PEG一200)，氨水(NH ·H：O)，油酸(C H。 O )，乙二胺(C2H N )，以上试剂均为分析纯，无需进一步提纯直接使用。 仪器 JEM一200CX型透射电子显微镜(日本JEOL公司)；加速电压为200 kV；4000EX 型扫描电子显微镜(日本JEOL公司)；X pert型x射线粉末衍射仪(荷兰Philip公司)，使用Cu靶(CuKa发射线为A=0．15418 nm)；Ruili 1200型紫外可见吸收光谱仪(北京瑞利分析仪器公司)；WP650型微波炉(南京三乐电器公司)，650 W，经改装连接有回流装置。 实验方法 将0．5 g Cu(CH CO0) ·H O和2．0 g表面活性剂PVP溶于50 mI DEG，然后将装有溶液的100 mL圆底烧瓶置于微波反应器中，接上回流装置，微波功率为525 W，反应时间为4 rain，得到砖红色沉淀物，待溶液冷却至室温以后进行离心分离(9000 r／min，10 rain)，用蒸馏水、乙醇和丙酮依次洗涤沉淀物，然后将所得到的沉淀物置于6O 烘箱中烘干，得到砖红色Cu／Cu O粉末。