文献综述
超临界水热合成背景
超临界流体因其具有独特的传递特性，被广泛应用于化学合成、生物质气化、废聚物回收、污染物氧化等领域[1]。尤其在材料合成领域，超临界水热合成工艺根据超临界流体独特的传热、传质特性，利用超临界流体作为反应介质，在其中发生水热反应或者其它多元反应。超临界水热合成反应具有极高的反应速度，由于是液相反应，原料液在超临界流体中的分布十分均匀，生成的产物颗粒的粒径更倾向于微纳米等超细粒径，颗粒的微观形貌均匀，性能稳定[2]。
此外，超临界流体的密度、粘度、介电常数等特征参数对温度和压力的变化非常敏感，通过控制温度和压力就能控制超临界流体的诸多参数变化，进而可以控制反应发生的程度。采用连续操作能够充分发挥超临界水热合成反应快速高效的优势，使产物制备效率达到最高。因此，超临界水热合成工艺是制备微纳米颗粒材料的绝佳手段[3]。
超临界水热合成原理及进展
超临界水简介
自然界中的物质都是以固相、液相和气相三种状态存在，以上三种物相之间可以随着温度压力变化相互转化。在平衡状态下，纯物质的相图如图1.1所示。在某一特定温度压力下，三相平衡曲线相交于一点，此处物质的固、液、气三相相同时存在，该点称为三相点(图1.2中T点)。相图中，当温度高于某一数值，无论多大压力也不能使其液化，该温度称为临界温度；同理，当压力高于某一数值，无论多大温度也不能使其气化，该压力称为临界压力；临界温度和临界压力对应点称为临界点(图1.1中C点)。
在超临界状态下，流体兼具液体与气体两者的优点，其物理化学性质介于两者之间。超临界流体密度可以在气体和液体之间任意改变，而且对临界点附近温度压力的微小变化非常敏感，密度对其它一些理化性质(如介电常数、溶解能力、扩散系数、粘度等)影响很大，且其密度的调节可通过对温度及压力等因素的调节来很方便地进行控制[4]。
图2.1 纯物质相图
水的临界温度为，临界压力为，当水的温度和压力同时超过临界点时称为超临界水(Supercritical Water，SCW)。一般而言，常态水作为一种极性溶剂，可以溶解大部分无机盐，但难以溶解大部分气体及有机物。超临界水的溶解性能与常态水之间具有显著差异，其对气体及有机物的溶解性大大提高，而对无机盐的溶解性大大降低。由于超临界水这种独特的溶解性能，进而被广泛用作反应溶剂[5]。
超临界水热合成机理
超临界水的物理化学性质在临界点处会发生突变，例如超临界水的介电常数会发生突变，进而能够形成高密度的均相成核。而且反应液的停留时间较短，可以抑制晶粒的过度生长和团聚。
