超声波清洗技术在化学合成领域的应用

超声波技术引入化学中，主要利用了超声波的能量促进化学反应的进行或出现新的反应步骤。其具有耗能低、无污染、安全、廉价等特点。目前越来越受到重视，已经广泛地应用于化学中的每一个领域，如合成制备、矿物化学处理、环境保护及新型材料开发等。

超声波技术在化学合成的原理

超声波技术在化学的应用，能产生化学效应，一个普遍接受的观点是空化现象，即存在于液体中的微小气泡在超声场的作用下被激活，表现为泡核的形成、振荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程，及其引发的物理和化学效应。气泡在几微秒之内突然崩溃，气泡破裂类似于一个小小的爆炸过程，产生极短暂的高能环境，由此产生局部的高温、高压。同时这种局部高温、高压存在的时间非常短，仅有几微秒，所以温度的变化率非常大，这就为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种非常特殊的环境。高温条件有利于反应物种的裂解和自由基的形成，提高了化学反应速率。高压有利于气相中的反应，另一方面当气泡破裂产生高压的同时，还伴随强烈的冲击波，其速度可以达100m/s的微射流，对于有固体参加的非均相体系起到了很好的冲击作用，导致分子间强烈的相互碰撞和聚集，对固体表面形态、表面组成产生极为重要的作用。因此空化作用可以看作聚集声能的一种形式，能够在微观尺度内模拟反应器内的高温高压，促进反应的进行。

超声波化学合成的影响作用

1、加速有机反应

超声波可以缩短有机反应的时间，如在碱性条件下水解4,4-二取代-2-唑啉-5-酮的反应，在无超声作用下需24小时完成，而在超声波作用下只需要15分钟即可完成。此外，1-甲氧基-4-烷氧基苯的合成，在搅拌回流条件下需反应16小时，而采用超声催化合成，只需5小时就能达到89%的收率。

2、提高反应产率

超声波的应用可以提高化学反应的产率，如2-乙基己酸的合成，在超声辐照下用60%的硝酸氧化2-乙基醇，反应1小时即可获得99.7%的产率。

3、改善反应选择性

超声波还可以改善某些反应的选择性。如4-戊基（4′-丙基）双环己基联苯的合成，在超声条件下，反式产物的选择性为62%，纯度为95%。

超声波在化学合成的应用以有机合成应用最早，研究成果也很多。超声波能加速有机反应速率、提高产率、降低反应条件、缩短反应时间、改变反应历程等，是有机合成研究中的一种重要手段。