微波作用于化学反应的研究进展
微波加热下金属氧化物的化学反应机理研究
微波加热下金属氧化物的化学反应机理研究微波加热技术在工业生产、医疗、食品加工等领域中已经得到广泛应用。
而在化学领域中，微波加热也能够促进反应速度，提高反应产率和选择性，减少反应时间和废弃物的产生。
本文将探讨微波加热下的金属氧化物的化学反应机理研究。
一、微波加热的基本原理微波加热是指利用微波辐射的特性将物体加热的过程。
微波是一种电磁波，其在介质内传播时会被吸收和反射，从而产生热效应。
微波辐射的频率通常在2.45GHz左右，这也成为了微波炉的工作频率。
在微波加热中，微波的电场能够导致介质中分子和离子的极化，产生热效应。
微波加热与传统的对流加热相比，其加热效率更高，因为微波的能量直接作用于物质的内部，不需要经过热传导来达到加热效果。
二、金属氧化物在微波加热条件下的化学反应机理研究1. 氧化物的还原反应氧化物的还原反应在微波加热下进行时，其反应速率通常会增加。
这是因为微波加热的能量可以促进氧化物中电子的跃迁，增加还原剂与氧化物之间的反应速率。
例如，在微波加热下，氧化铁和氢气可以在较短时间内反应生成铁和水蒸气。
2. 氧化物的氧化反应在氧化物的氧化反应中，微波加热也可以起到促进的作用。
在微波加热下，氧化铁和氧气可以在较短时间内反应生成三氧化二铁。
此外，微波加热还可以促进氧化物中的化学键断裂和新的化学键的生成，从而影响氧化反应的速率和产物的选择性。
3. 氧化物的催化反应除了还原反应和氧化反应外，金属氧化物还可以作为催化剂参与到以它为底物的反应中。
在微波加热条件下，金属氧化物的表面温度可以增加，从而影响催化作用。
例如，金属氧化物可以促进烷基化反应，即将不饱和化合物转化为饱和化合物。
三、微波加热下金属氧化物的应用前景微波加热下金属氧化物的反应机理研究为其在化学合成、催化剂制备等领域中的应用开辟了新的道路。
微波加热的高效率和短时间特性可以减少化学反应的时间和废弃物的产生，这有助于提高化学反应的经济性和可持续性。
此外，微波加热在生产成本和环保方面的优势也日益受到工业界的广泛关注。
微波技术应用于酯化反应的研究进展
微波技术应用于酯化反应的研究进展
许波
【期刊名称】《北京石油化工学院学报》
【年(卷),期】2005(013)004
【摘要】酯化反应的产物作为溶剂、增塑剂、香料、食品添加剂、乳化剂、分散剂、抗氧剂等而被广泛应用.传统加热条件下的酯化反应大多有反应时间长、产率低、副反应多、设备腐蚀严重、后处理困难等缺点,而微波辐射技术可使酯化反应快速、高效、安全.介绍了微波及其作用于有机化学反应的机理,综述了近年来微波辐射技术在酯化反应中应用的研究进展,指出微波辐射技术在酯化反应中应用的发展前景.
【总页数】5页(P35-39)
【作者】许波
【作者单位】北京石油化工学院化学工程系,北京,102617
【正文语种】中文
【中图分类】O621.392
【相关文献】
1.微波协同离子液体催化酯化反应研究进展 [J], 黎彧;王一波;郑水和;陈伟民;沈祝珊;陈广妍
2.微波技术应用于废弃物处理方面的研究进展 [J], 靳鹏;海国栋;王旭峰;张静;王向宇;
3.微波技术应用于非水相酶学催化的研究进展 [J], 姜丽艳;董洪举;杜映达;张爱军;
张艳;高贵;闫国栋
4.微波合成技术在酯化反应中的应用进展 [J], 袁洋
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微波辐射用于聚合反应的研究进展
微波辐射用于聚合反应的研究进展摘要：在高分子化学的研究中微波辐射应用范围越来越广，并且效果也很明显，相比于常规加热形式，它能使反应时间缩短，使反应产率得到提升，使能源损耗得到节省，并且所制造出来的产物性能也非常好。
最近几年，随着微波辐射越来越多的在聚合反应中得到应用，文章就其应用研究进展进行了大致论述。
关键词：微波辐射聚合反应研究进展一、微波辐射在天然高分子中的应用微波萃取不但能确保分析对象不改变其化合物形态，并且此种萃取方式还具有溶剂用量少、萃取时间短、投资少、效率高等一系列的优点。
林棋等人使用微波萃取花生壳中的天然黄色素，同时初步研究色素稳定性。
对花生壳中黄色素采取微波萃取的方式，具有溶剂用量少、提取率高、时间短等优点。
作为天然的高分子物质，因为甲壳素的分子链呈现出束状微晶体的形式，并且分子间有氢键，致使其化学反应速率很低。
为使其化学反应活性得到提升，郭国瑞等运用微波辐射使甲壳素及其衍生物的反应性和活性得到极大提升，使羧甲基化反应和脱乙酰基反应的速率加快，并且所形成分子链也很少出现降解。
在微波辐射作用下，关丽等人在氯乙酸的作用下对壳聚糖实行了化学改性，对微波辐射加热作用下的反应温度、时间、投料比等对羧甲基壳聚糖粘度和产率形成的影响进行了一番探讨，并将最佳实验条件得出。
二、微波辐射下制备单分散聚合物Murray等人在密闭容器中使用微波辐射方式对均分散胶体的高分子微球加以制备，使其反应的时间由传统加热的六小时缩短到了一小时之内，并且制备出来的微球具有很好的单分散性。
张文敏等在微波辐射作用下，以十六醇作为助稳定剂，以聚乙烯吡咯啉酮作为稳定剂，以偶氮二异戊酸作为引发剂，以无水乙醇作为分散介质，合成了大粒子的聚苯乙烯，并在透射电镜下对粒子的大小和形状进行观察，最终制备出单分散的聚苯乙烯微球，同时就引发剂浓度对聚合物颗粒的直径分布以及直径所形成的影响进行了探讨。
在微波辐射作用下，包建军等人通过聚合MMA无乳化剂的乳液，将粒径超细、单分散的PMMA制备出来。
微波技术原理及其在化学化工领域的应用
HUNAN UNIVERSITY题目：微波技术原理及其在化学化工领域的应用微波技术原理及其在化学化工领域的应用摘要：本文介绍了微波技术原理以及其发展背景，并针对微波技术在化学化工领域的应用概况进行了总结和介绍，也提出了应用中的问题以及展望。
关键词：微波技术，化学，化工1.引言微波是一种波长很短的电磁波，其频率介于300 MHz-300 GHz，波长介于1 mm-1 m之间。
因其波长介于远红外线和短波之间，故称之为微波。
微波具有的特点为高频性、波动性、热特性和非热特性[1]。
随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。
近年来，微波以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到广泛关注，并逐渐成为一种新型能源得到越来越广泛的应用[2]。
2.微波技术的发展微波技术兴起于20世纪30年代，在电视、广播、通讯等相关技术领域中得到了广泛的应用。
经过长期发展后，美国于 1945 年率先发现了微波的又一特性，即热效应，并创新性的将其作为一种非通讯能源开始应用于工业、农业以及相关科学研究中。
微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。
早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。
但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，实验未能取得实质性的进展[3]。
1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。
美国电话电报公司的George C. Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[4]。
20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在实际应用中得到认可。
微波处理技术在化工生产中的应用研究
微波处理技术在化工生产中的应用研究随着科学技术的不断发展，微波处理技术已经成为了化工生产中的主要手段之一，其广泛应用在化学反应、材料合成、杀菌消毒等方面。
微波处理技术能够快速有效地提高生产效率，节约能源资源，并且减少了大量的环境污染。
本文将对微波处理技术在化工生产中的应用研究进行探讨。
一、微波处理技术概述微波处理技术是一种高频电磁波的应用，其频率通常在1~100GHz之间。
微波能量是一种电磁波，其特点是能够快速穿透物体并产生内部的能量，从而达到快速加热、杀菌消毒、催化反应等目的。
微波处理技术在化学反应、材料合成、杀菌消毒等方面具有广泛应用，其处理效率和速度远远高于传统的加热方式。
二、微波化学反应研究微波化学反应是微波处理技术的一种应用，其可以实现对反应物快速、均匀地加热，从而提高反应速率和产率。
微波化学反应在化学制品合成、有机合成、催化反应等方面具有广泛应用。
以化学制品合成为例，通过微波处理技术可以实现对反应物快速加热，并且能够使反应物在较短时间内达到最佳反应温度，从而提高反应速率和产率。
此外，微波处理技术还可以实现对需控制的化学反应的精准控制，从而实现对反应物质分布、产物选择性、反应速率等方面的优化。
三、微波合成材料研究微波合成材料是微波处理技术的另外一种应用，其可以实现快速、均匀地加热、反应，从而实现高质量材料的合成。
微波合成材料在纳米材料、高分子材料、无机材料等方面具有广泛应用。
以纳米材料为例，微波处理技术可以实现对纳米材料的快速、均匀加热，从而实现对化学反应的促进。
此外，微波处理技术还可以实现对纳米材料的精准控制，从而实现对纳米材料的粒径、性质等方面的优化。
四、微波杀菌消毒研究微波杀菌消毒是微波处理技术的另一种应用，其可以实现对微生物的快速、有效灭活，提高产品的卫生质量，并且提高化工生产效率。
微波杀菌消毒在饮料、食品、医药等方面具有广泛应用。
以食品杀菌消毒为例，微波处理技术可以实现对食品中的微生物的灭活。
微波辅助化学反应机制研究
微波辅助化学反应机制研究化学反应是许多领域的研究重点，例如新药研发、新材料合成、工业生产等。
在反应过程中，常常需要通过加热或添加催化剂等手段来促进反应速率和选择性。
然而，为了实现更高效、更环保的反应，科学家们一直在寻求新的方法和技术。
其中，微波辅助化学反应技术备受关注，因为它可以在较短时间内快速加热反应物，提高反应速率和产物收率。
微波辅助化学反应的原理基于微波能量加热物质的特性。
当微波穿过物质时，会引起物质内部分子的振荡和摩擦，产生热能。
相对于传统的加热方式，微波加热不需要热传导过程，因此可以显著缩短反应时间。
此外，微波能够在物质内部产生局部加热，而不是整体加热，因此可以减少产物的副反应和热解等不良反应。
微波辅助化学反应在许多反应类型中都得到了广泛应用，例如有机合成反应、催化反应、生物化学反应等。
在有机合成反应中，微波辅助可以加快反应速率、提高收率和产物纯度。
例如，通过对乙酸乙酯和苯乙酮进行微波辅助反应，可以在3分钟内合成出6-甲基苯并咪唑，而传统加热需要1小时以上才能得到产物。
在催化反应中，微波加热可以改变催化剂的分布和活性，从而调控反应速率和选择性。
例如，在铜催化的三氯化铝催化反应中，通过微波辅助可以加速催化剂和反应物的反应，从而提高反应速率和产物收率。
在生物化学反应中，微波辅助可以破坏生物膜、激活酶等生物分子，从而促进生物反应的进行。
例如，在酶催化的反应中，微波辅助可以加快酶和底物的反应速率，从而提高反应效率。
除了加快反应速率和提高产物收率外，微波辅助化学反应还可以改变反应机理。
通过微波辅助，一些传统反应机理可能会出现新的反应途径和产物。
例如，在铂催化的硝基苯醚的氢化反应中，通过微波辅助可以得到一些新的反应产物，这是因为微波辅助可以改变反应的中间体构象和活性位点。
总的来说，微波辅助化学反应技术是一种有效的化学反应技术，可以显著缩短反应时间、提高产物收率和纯度。
然而，微波辅助反应仍然需要进一步研究其反应机理和可控性，以实现更高效、更可控的反应。
微波加热在化学反应中的应用进展
技术进展微波加热在化学反应中的应用进展杨伯伦 贺拥军(西安交通大学化工系,西安710049)摘要:介绍了微波加热的基本原理,并就微波加热在有机合成、高分子合成及加工、无机合成、天然气转化等方面的最新应用情况进行了综述分析,指出应加强微波对化学反应作用机理的研究。
关键词:微波加热;反应过程;机理中图分类号:T Q032 文献标识码:AN e w progress of microw ave heating applied in chemical reactionY ANG Bo 2lun ,HE Yong 2jun(Department of Chemical Engineering ,X i ’an Jiaotong University ,X i ’an 710049,China )Abstract :The fundamental principle of microwave heating is introduced in this paper.The new application progress in the fields of organic ,polymer ,inorganic synthesis and in the chemical conversion of natural gas by microwave heating are summa 2rized.It is als o pointed out that the study of reaction mechanism of microwave applied in different chemical systems should be deeply carried out.K ey w ords :microwave heating ;reaction process ;mechanism 收稿日期:2001201211 作者简介:杨伯伦,男,1954年生,博士,系主任,教授,博士生导师,主要从事反应、分离及其相互耦合的研究工作。
低温微波技术在化学研究中的应用
低温微波技术在化学研究中的应用低温微波技术是一种结合了微波辐射和低温条件的新型合成方法，近年来得到了广泛的关注和应用。
本文将介绍低温微波技术在化学研究中的应用。
一、低温微波技术的基本原理低温微波合成技术是将微波辐射和低温反应条件相结合，实现化学反应的高效、快速和选择性。
微波辐射可以使分子内部存在的极化和离子共振成为能量源，并促进化学反应的进行。
低温条件能够改变反应体系的热力学和动力学特性，从而实现反应的选择性和高效。
低温微波技术的操作简便，反应时间短，无需耗费大量能源。
1、烷基化反应烷基化反应是有机合成中一种重要的反应类型，低温微波合成技术在烷基化反应中得到了广泛的应用，可以有效地提高反应的收率和选择性，从而减少了废弃物的产生。
利用低温微波合成技术，可以将烷基卤化物和芳香烃在较短的时间内得到高收率的芳香烃烷基化产物。
2、芳香化反应低温微波合成技术在芳香化反应中也具有一定的优越性。
在苯环的芳香化反应中，低温反应体系可以有效地防止出现取代位置的多样性，由于低温条件下芳香化反应的速度较慢，因此可以有效地控制反应的选择性。
3、开环反应低温微波合成技术在环状化合物的合成中也得到了广泛的应用。
环氧化合物和醇在低温微波反应体系中发生开环反应，可以高效地得到相应的环状化合物。
低温微波技术不仅在有机合成领域中有广泛的应用，同时也在材料合成领域中得到了广泛的关注。
低温微波技术可以用来合成均匀、纯净的纳米颗粒材料，例如银纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒等。
低温微波技术不仅具有在有机合成和材料合成中提高反应效率和选择性的优点，同时也可以在环境保护领域中发挥重要作用。
低温微波技术可以用来处理有机溶剂、化学废物等，在无需添加剂的情况下能够实现高效的降解和净化。
五、结论低温微波技术是一项高效的化学合成技术，具有反应速度快、选择性高、操作简便等优点。
在有机合成、材料合成和环境保护领域中也得到了广泛的应用。
由于该技术具有一定的前瞻性和广阔的应用前景，应进一步加强低温微波技术的研发和应用。
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Hans Journal of Chemical Engineering and Technology 化学工程与技术, 2014, 4, 45-62Published Online July 2014 in Hans. /journal/hjcet/10.12677/hjcet.2014.44007Advances in Microwave on ChemicalReactionsYushang Luo, Jicheng Zhou*, Zhimin You, Wentao Xu, Lingfei GaoKey Laboratory of Green Catalysis and Chemical Reaction Engineering of Hunan Province, School of Chemical Engineering, Xiangtan University, XiangtanEmail: *zhoujicheng@Received: Jun. 3rd, 2014; revised: Jun. 10th, 2014; accepted: Jun. 18th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractMicrowave is a part of the electromagnetic spectrum occurring in the frequency between infrared and radio waves. More and more attention to microwave has been paid, due to its “magic” effects in chemical reactions. The special electromagnetic field effect and the special heating way of mi-crowave make chemical reactions system be heated quickly and uniformly and bring necessary changes in molecular energy levels. Microwave makes chemical reactions become more and more high-speed, low-energy-costing, high-efficiency, green and environment-protective. In this review, the applications of microwave in chemical reactions are summarized, including the applications in organic synthesis, preparations of inorganic materials and catalytic materials and applications in environmental pollution control. In addition, subsistent problems in microwave chemistry are al-so systematically discussed and the possible developing orientations in the field of microwave ef-fects on the chemical reactions are also prospected. Progress of microwave applications for syn-thesizing of nano-materials and catalytic materials, removal of NO x and SO2 and treatment of wastewater are reviewed. Microwave provides a new direction and new powers for chemical reac-tion, which possesses wide applications in accelerating or changing chemical reaction. In the fu-ture, researches will be focused on the mechanisms of microwave chemistry, establishing the basis of microwave chemistry and improving the systematical theories of microwave chemistry. De-signing and creating of microwave chemical reactor device for industrial applications are also ex-pected.KeywordsMicrowave, Microwave Effects, Electromagnetic, Chemical Reactions*通讯作者。
微波作用于化学反应的研究进展罗羽裳，周继承*，游志敏，徐文涛，高令飞湘潭大学，化工学院，绿色催化与反应工程湖南省高校重点实验室，湘潭Email: *zhoujicheng@收稿日期：2014年6月3日；修回日期：2014年6月10日；录用日期：2014年6月18日摘要微波是一种频率介于红外线和无线电波之间的电磁波，因微波作用于化学反应表现出“神奇”的效果，引起了越来越广泛的关注。
微波作用于化学反应因其特殊的加热方式和电磁场的特殊效应，使反应体系快速、均匀升温的同时引起体系中分子内部能级发生变化，导致化学反应具有快速、低能耗、高效率和绿色环保等特点。
本文从微波应用在有机合成反应、无机材料和催化材料的制备以及环境污染治理三个方面综述了微波作用于化学反应的研究进展，并对存在的问题和前景进行了讨论和展望。
重点介绍微波用于制备纳米材料和催化材料、微波作用于环境治理有关的气固相反应和液固相反应。
微波为研究化学反应提供了一个新的研究方向和动力，在促进或者改变化学反应中有广泛的应用前景。
微波化学未来的研究重点是探讨微波作用于化学反应的机理，建立微波化学基础并完善其理论体系，设计建造微波化学反应的工业化装置。
关键词微波，微波作用，电磁波，化学反应1. 引言微波是一种频率介于300 MHz~300 GHz之间的电磁波，对应波长范围是1 mm~1 m，在电磁波谱中，位于红外线和无线电波频率之间[1]。
微波作为一种电磁波，具有波粒二象性，与物质作用可以被吸收、反射或透射[2]。
微波直接作用于化学体系而促进或者改变各类化学反应，这就是通常意义上所说的微波化学[3]。
微波作为一种特殊的传输介质，化学体系内物质吸收它后主要引起以下两种变化，一是引起分子内部能级变化，二是体系加热升温。
微波作用于化学反应体系因微波电磁场的特殊效应和其特殊的加热方式——体加热，使化学反应表现出“神奇”的效果，引起了越来越广泛的关注。
目前，微波用于有机化学合成、无机化学材料制备以及环境污染治理等各个化学领域[3] [4]均有大量报道。
微波用于化学反应具有快速简单、效率高、产物优化、节能环保等特点。
本文从有机合成反应、无机材料和催化剂的制备、环境污染治理三个方面综述了微波作用于化学反应的研究新进展。
2. 微波用于有机合成反应1969 年，Vanderhoff[5]用家用微波炉加热对α-甲基丙烯、丙烯酸和丙烯酸酯的聚合反应进行了研究，结果表明与常规加热的聚合速度相比微波加热的聚合速度要快。
从1986年Gedye等[6]发现微波辐照能显著加速有机化学合成开始，利用微波技术开展有机合成反应实验的研究报道迅猛增加。
迄今为止，研究过有机合成反应有：Diels-Alder[7]-[9]、环加成反应[10]、重排反应[11]、酯化反应[12]、烷基化[13]-[15]、氧化[16]、取代[17] [18]、加成[19]、缩合[20]、聚合[21]等，几乎涉及各种类型的有机反应。
研究表明微波加热或微波辐照作用于有机反应有以下优点：能加快反应或极大的加速有机合成反应速率，提高产物的收率，提高产品纯度，减少反应能耗等。
大量的研究报道证明了微波辐照/微波加热在有机合成中产生了“神奇”效果。
人们在用微波加快有机合成反应时，同时还发现了一些不同于传统加热的特殊效应。
比如热点现象[22]、过热现象[23] [24]、热失控现象[25] [26]以及相同温度条件下微波辐照时反应可以进行而常规加热条件下反应不可以进行的现象[27]。
对于这些特殊的效应，有的人认为微波作用于化学反应体系同时存在热效应和“非热效应”，有的人则认为只存在热效应，不存在所谓的“非热效应”。
Loupy[28] [29]在报道中认为微波作用于化学反应存在非热效应。
近年来典型的有Dudley[30]和Regina[31]分别用实验证明了微波作用于有机合成反应存在非热效应。
Dudley[30]和他的同事报道了分别在常规加热和微波加热的条件下合成BarF。
研究表明80℃时，分别用常规加热方式和微波辐照加热250 min，常规加热转化率为25%，微波辐照加热转化率高达90%；100℃时，分别用油浴加热和微波辐照加热30 min，发现油浴加热的转化率为25%，而微波辐照加热的转化率为90%。
由于反应物是极性离子基质而溶剂是非极性的物质完全不吸收微波，因此Dudley等人认为该反应证明了微波作用于化学反应存在非热效应。
Regina等人[31]研究了微波辐照对合成吡啶基N-芳基腙的影响并选择了最优的反应条件。
在密封仪器内微波辐照控制温度在80℃~130℃，反应3~5 min，反应产率仅3%~15%；当用敞开连续反应仪器时，微波辐照控制温度在80℃，反应5 min左右反应产率可达50%；当用压缩空气在外部同时冷却敞开连续反应仪器时，反应产率更是高达98%。
Regina等人认为用同时冷却技术阻止了微波过热现象的产生，因此避免了反应原料或反应产物因高温而分解。