金属塩水溶液を加熱すると平衡は以下のように水酸化物、酸化物側にシフトします。水熱合成反応は、加水分解と脱水反応と考えることができます。この平衡のシフトを利用して(水)酸化物を合成する手法が水熱合成です。
ＭＡx ＋ xＨ₂Ｏ ＝ Ｍ(ＯＨ)x ＋ xＨＡ、Ｍ(ＯＨ)x ＝ ＭＯx/2 ＋ x/2Ｈ₂Ｏ
ここでＡは、Ｃｌ⁻、ＮＯ₃⁻、ＳＯ₄⁻のようなアニオンです。
以下に代表的な超臨界水熱合成のナノ粒子の例を参考として示します。
| 出発物資 | ナノ粒子 | 粒子径 [nm] |
温度 [℃] |
圧力 [MPa] |
形態 |
| Al(NO₃)₃ | AlOOH | 50～600 | 250~400 | 25~40 | 六角板 |
| Ce(NO₃)₃ | CeO₂ | 20～300 | 250~400 | 30 | 八面体 |
| Co(NO₃)₃ | Co₃O₄ | ～100 | 400 | 35 | 八面体 |
| Fe(NO₃)₃ | α-Fe₂O₃ | ～50 | 400 | 35 | 球状 |
| Gd(NO₃)₂ | Gd(OH)₃ | ～20 | – | – | |
| Ni(NO₃)₂ | NiO | ～200 | 400 | 35 | 八面体 |
| 酢酸Ni(Ⅱ)+H₂ | Ni | ～500 | – | – | |
| Ti(SO₄)₂ | TiO₂ | ～20 | 400 | 35 | 球状 |
| Zn(NO₃)₂ | ZnO | ～20 | – | – | |
| ZrOCl₂ | ZrO₂ | ～10 | 400~490 | 30 | 球状 |
| 出発物資 | ナノ粒子 | 粒子径 [nm] |
温度 [℃] |
圧力 [MPa] |
形態 |
| Fe(NH₄)₂H(C₆H₅O₇)₂ | Fe₃O₄ | ～50 | 400 | 35 | 球状 |
| Al(NO₃)₃,Co(NO₃)₂ | CoAl₂O₄ | ～10 | – | – | |
| Ba(NO₃)₂,Fe(NO₃)₃ | BaO₆Fe₂O₃ | 50～300 | 400 | 30 | |
| Ba(NO₃)₂,Ti(SO₄)₂ | BaTiO₃ | 50～1,000 | – | – | |
| 酢酸Co(Ⅱ),酢酸Fe(Ⅱ) | CoFe₂O₄ | 40～70 | 200~400 | 25 | |
| LiOH,Co(NO₃)₂ | LiCoO₂ | 50～1000 | 300~400 | 100 | |
| Li塩、リン酸塩 他 | LiFePO₄ | 350 | 450 | – | |
| LiOH,Mn(NO₃)₂,H₂O₃ | LiMnO₄ | 20～40 | 400 | 30 | |
| 酢酸Ni(Ⅱ),酢酸Fe(Ⅱ) | NiFe₂O₄ | 30～40 | 190~400 | 25 | |
| Fe(NO₃)₃、Sr(NO₃)₂ | SrFe₁₂O₁₉ | 200 | 400 | 30 |
主に以下の文献などを参考にしました。：Journal of the Soceity of Inorganic Matericals, Japan 12,429 (2005) 表1
高圧力の科学と技術 vol.20,3 (2010) Table 1、超臨界流体とナノテクノロジー、シーエムシー出版 p103表1 他