Hydrotermální syntéza ( angl. hydrotermální syntéza ) je metoda získávání různých chemických sloučenin a materiálů pomocí fyzikálně-chemických procesů v uzavřených systémech probíhajících ve vodných roztocích při teplotách nad 100 °C a tlacích nad 1 atmosférou .
Metoda je založena na schopnosti vody a vodných roztoků rozpouštět za vysokých teplot (až 500 °C) a tlaku (10–80 MPa , někdy až 300 MPa) látky, které jsou za normálních podmínek prakticky nerozpustné - některé oxidy , silikáty , sulfidy . Hlavními parametry hydrotermální syntézy, které určují jak kinetiku probíhajících procesů, tak vlastnosti výsledných produktů, jsou počáteční hodnota pH média, doba trvání a teplota syntézy a tlak v systému. Syntéza se provádí v autoklávech , což jsou uzavřené ocelové válce, které vydrží vysoké teploty a tlaky po dlouhou dobu.
K získání nanoprášků se používají buď vysokoteplotní hydrolytické reakce různých sloučenin přímo v autoklávu nebo hydrotermální úprava reakčních produktů při pokojové teplotě - to využívá prudkého zvýšení rychlosti krystalizace mnoha amorfních fází za hydrotermálních podmínek . V prvním případě se do autoklávu vloží vodný roztok prekurzorových solí , ve druhém případě suspenze reakčních produktů v roztoku prováděném za normálních podmínek. Potřeba použití speciálního vybavení a přítomnost teplotního gradientu obvykle chybí.
Výhodou metody hydrotermální syntézy je možnost syntézy krystalů látek, které jsou nestabilní v blízkosti bodu tání, možnost syntézy velkých krystalů vysoké kvality. Jako nevýhody stojí za zmínku vysoké náklady na vybavení a nemožnost pozorování krystalů v procesu růstu.
Provádění hydrotermální syntézy je možné jak při teplotě a tlaku pod kritickým bodem pro dané rozpouštědlo, nad kterým mizí rozdíly mezi kapalinou a párou, tak za superkritických podmínek. Rozpustnost mnoha oxidů v roztocích hydrotermálních solí je mnohem vyšší než v čisté vodě; odpovídající soli se nazývají mineralizátory. Existuje také příbuzná skupina metod hydrotermální syntézy založené na použití organických rozpouštědel a nadkritického CO 2 .
Výrazné rozšíření možností hydrotermální metody je umožněno využitím dalších vnějších vlivů na reakční prostředí v průběhu syntézy. V současnosti je podobný přístup implementován v metodách hydrotermální- mikrovlnné , hydrotermální - ultrazvukové , hydrotermální - elektrochemické a hydrotermální-mechanochemické syntézy.
Jedním z nejznámějších hydrotermálně vyráběných nanomateriálů jsou syntetické zeolity . Nezbytnou podmínkou pro jejich přípravu je přítomnost v roztoku některých povrchově aktivních látek (tenzidů), které aktivně ovlivňují morfologický vývoj oxidických sloučenin v hydrotermálních roztocích. Volba podmínek syntézy a typu povrchově aktivní látky umožňuje cíleně získat porézní nanomateriály s danou velikostí pórů, která je řízena v poměrně širokém rozsahu.