南京水熱合成反應釜是利用的水熱法實現(xiàn)物料的處理的，也就是在容器內(nèi)，利用水或者有機溶劑作介質(zhì)，通過高溫高壓的反應環(huán)境，經(jīng)過分離和熱處理得到目標產(chǎn)物的方法。它普遍應用于是有化工、橡膠、農(nóng)藥、燃料、醫(yī)藥等工業(yè)，用來完成化工工藝過程的反應。
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(xiàn)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(zhì)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(diào)節(jié)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(nèi)在機制。實驗所能獲得的信息僅限于輸入原料、輸出產(chǎn)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(chǎn)物的品質(zhì)，對其中傳熱傳質(zhì)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(zhàn)。
研究結(jié)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(guī)模化制備高長徑比材料或由納米基元構(gòu)建的凝膠材料時，流場的影響將會更加明顯，會產(chǎn)生預料之外的雜質(zhì)或三維塊材內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻等現(xiàn)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(fā)展具有重要的指導意義。
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