微波化学的发展及应用

微波化学的发展及应用                    

    微波化学是研究在化学中应用微波的一门新兴的前沿交叉学科．它是在人们对微波场中物质的特性及其相互作用的深入研究基础上发展起来的．因此也可以说，微波化学是根据电磁场和电磁波理论、电介质物理理论、凝聚态物理理论、等离子体物理理论、物质结构理论和化学原理，利用现代微波技术来研究物质在微波场作用下的物理和化学行为的一门科学。

微波场可以直接作用于化学体系从而促进或改变各类化学反应．这就是通常意义上的微波化学，微波对凝聚态物质的化学作用主要属于这一类．微波场也可先被用来诱导产生等离子体，进而在各种化学反应中加以利用，微波对气态物质的化学作用主要属于这一类．这就是所谓微波等离子体化学，它是广义微波化学所涵盖的内容．
    从历史上看，微波等离子体化学的发展实际上先于直接微波化学的发展，最早在化学中利用微波等离子体的报道出现于1952年，当时H．P．Broida等用形成微波等离于体的办法以发射光谱法测定了氢—抗混合气体中氖同位素的含量．后来他们又将这一技术用于氮的稳定同位索的分析，从而开创了微波等离子体原子发射光谱分析的新领域．微波等离子体用于合成化学则是60年代以后的事，其中最成功的事例包括金刚石、多晶硅、氮化硼等超硬材料，有机导电膜，超细纳米粉体材料，蓝色激光材料c-GaN，单重激发态氧的合成；高分子材料的表面修饰和微电子材料的加工等，其中不少现已形成了产业．例如，工业微波设备。

有趣的是，在化学中直接利用微波能的研究也开始于分析化学  1974年J.A.Hesek等首先利用微波炉进行样品烘干．次年．有人用它作生物样品的微波消解并取得了很大成功．现在这一技术已经商品化并作为标准方法被广泛用于分析样品的预处理烘干机。

    微波用于合成化学始可于1986年R．Gedye等对微波炉内进行酯化、水解、氧化和亲核取代反应及R．J.Giuere毗等对煎与马来酸二甲酯的Diels-A1der环加成反应的研究.此后在有机化合物的几十类合成反应中也都取得了很大成功．
    微波在无机固相反应中的应用是近年来迅速发展的一个新领域．现已广泛应用于陶瓷材料(包括超导材料)的烧结，固体快离子导体、超细纳米粉体材料、沸石分子筛的合成等，并取得了十分可喜的成功．

在催化领域，由于三氧化二铝，二氧化硅等无机载体不吸收微波，微波可直接传送到负载于载体表面的催化剂上并使吸附其上的经基、水、有机物分子激活，从而加速化学反应的进行．已研究过的催化反应最有名的有甲烷合成高级烃类、光合作用的模拟和酸气污染物的去除等杀菌机．
    此外，微波在采油、炼油、冶金、环境污染物治理等方面也都取得了很多进展  可以看出，微波在化学中的应用已几乎遍及化学的每一个分支领域，微波化学实际上巳成为化学学科中一个十分活跃而富有创新成果的新的分支学科．

微波化学研究在我国起步并不太晚，中国科学院兰州化物所、吉林大学、云南大学、兰州大学，四川大学等在微波等离子体化学和微波合成及反应化学方面的研究都起步较早并取得过有影响的成果  1993年以微波化学为主题的长春夏季化学讨论会、1996年在长春召开的第一届全国微波化学会议及随后成立的微波化学专业委员会和1998年在昆明召开的第二届全国微波化学会议对我国微波化学的发展起了很好所涉及的领域越来越广泛．一个有一定群众件的研究微波化学的高潮中在出现．