A hidrotermikus szintézis ( ang. hydrothermal synthesis ) egy olyan módszer, amellyel különféle kémiai vegyületeket és anyagokat állítanak elő fizikokémiai folyamatokkal zárt rendszerekben, vizes oldatokban 100°C feletti hőmérsékleten és 1 atmoszféra feletti nyomáson .
A módszer azon a képességen alapul, hogy a víz és a vizes oldatok magas hőmérsékleten (500 °C-ig) és nyomáson (10-80 MPa , néha akár 300 MPa is) oldják az olyan anyagokat, amelyek normál körülmények között gyakorlatilag oldhatatlanok - egyes oxidok , szilikátok , szulfidok . A hidrotermális szintézis fő paraméterei, amelyek mind a folyamatban lévő folyamatok kinetikáját, mind a keletkező termékek tulajdonságait meghatározzák, a közeg kezdeti pH-értéke, a szintézis időtartama és hőmérséklete, valamint a rendszerben uralkodó nyomás. A szintézist autoklávokban végzik , amelyek zárt acélhengerek, amelyek hosszú ideig ellenállnak a magas hőmérsékletnek és nyomásnak.
A nanoporok előállításához vagy különböző vegyületek magas hőmérsékletű hidrolízisét közvetlenül autoklávban, vagy a reakciótermékek szobahőmérsékleten történő hidrotermikus kezelését alkalmazzák - ez számos amorf fázis kristályosodási sebességének meredek növekedését használja hidrotermális körülmények között . Az első esetben a prekurzor sók vizes oldatát töltjük az autoklávba , a második esetben a reakciótermékek szuszpenzióját normál körülmények között végzett oldatban. A speciális berendezések használatának szükségessége és a hőmérsékleti gradiens jelenléte általában hiányzik.
A hidrotermális szintézis módszerének előnyei az olvadáspont közelében instabil anyagok kristályainak szintetizálásának lehetősége, nagyméretű, kiváló minőségű kristályok szintetizálásának lehetősége. Hátrányként érdemes megemlíteni a berendezések magas költségét és a kristályok megfigyelésének lehetetlenségét a növekedés folyamatában.
A hidrotermikus szintézis végrehajtása lehetséges egy adott oldószer kritikus pontja alatti hőmérsékleten és nyomáson, amely felett a folyadék és a gőz közötti különbség eltűnik, valamint szuperkritikus körülmények között. Sok oxid oldhatósága hidrotermális sóoldatokban sokkal nagyobb, mint a tiszta vízben; a megfelelő sókat mineralizálóknak nevezzük. A hidrotermális szintézis módszereknek is van egy rokon csoportja, amelyek szerves oldószerek és szuperkritikus CO 2 használatán alapulnak .
A hidrotermális módszer lehetőségeinek jelentős bővítését segíti elő, hogy a szintézis során további külső hatásokat alkalmaznak a reakcióközegre. Jelenleg hasonló megközelítést alkalmaznak a hidrotermikus- mikrohullámú , hidrotermikus - ultrahangos , hidrotermikus - elektrokémiai és hidrotermikus-mechanokémiai szintézis módszerekben.
Az egyik legismertebb hidrotermikus úton előállított nanoanyag a szintetikus zeolitok . Előállításuk szükséges feltétele bizonyos felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) jelenléte az oldatban , amelyek aktívan befolyásolják az oxidvegyületek morfológiai fejlődését hidrotermális oldatokban. A szintézis körülményeinek és a felületaktív anyag típusának megválasztása lehetővé teszi adott pórusméretű porózus nanoanyagok célirányos előállítását, amelyet meglehetősen széles tartományban szabályoznak.