熱劑反應熱劑反應是自蔓延高溫合成反應的一個分支,它採用成本低廉的天然氧化物作原料,比元素直接合成材料具有更顯著的經濟效益。通過對工業和實驗中最具代表性的兩種熱劑反應——鋁熱劑與鎂熱劑反應研究及套用的介紹。
反應原理
鋁熱劑是把鋁粉和氧化鐵粉末按一定比例配成的混合物，當用引燃劑點燃，反應猛烈進行，得到氧化鋁和單質鐵並放出大量的熱，溫度可到3000℃，能使生成的鐵熔化。
這個反應叫做鋁熱反應，反應生成Al2O3和Fe。
鋁熱反應原理可以套用在生產上，例如焊接鋼軌等。用某些金屬氧化物（如V2O5、Cr2O3、MnO2等）代替氧化鐵，也可以做鋁熱劑。當鋁粉跟這些金屬氧化物反應時，產生足夠的熱量，使被還原的金屬在較高溫度下呈熔融狀態，跟形成的熔渣分離開來，從而獲得較純的金屬。在工業上常用這種方法冶煉難熔的金屬，如釩、鉻、錳等。
組成成分
熱劑反應主要成分是Fe3O4,助催化劑K2O、Al2O3、CaO、MgO等含量小於催化劑總質量的9%，低壓催化劑還增加了CoO(A201等)。
物理結構:氧化態催化劑主體是磁鐵礦，其化學計量式是FeO.Fe2O3或Fe3O4。晶體結構類似於尖晶石（MgAl2O4）的結構(90%以上是具有反尖晶石結構、不均勻複雜體系的磁鐵礦)。是四面體和八面體結構的堆積結果。其中形成兩種間隙：四面體間隙和八面體間隙。三價的金屬離子占據四面體間隙的一半和八面體間隙的一半，二價的鐵離子占據八面體間隙（Fe3+（Fe2+，Fe3+））。磁鐵礦的一個單胞（晶體的最小結構單元）由32個氧離子和24個鐵離子所組成，即8（Fe3O4）。按結晶學原理，32個氧原子按照面心立方堆積的每一單胞，有64個四面體間隙和32個八面體間隙。如上所述，除了24個被鐵離子占據以外，其餘大部分是空的，因此可加入助催化劑占據這些空隙形成間隙固溶體。而且化學式相近的物質，結構類型相同且質點（離子、原子或分子）半徑近於相等的物質，可以發生同晶取代，生成置換固溶體，例如三價鋁即可置換部分三價鐵，形成置換固溶體。（含量小於4%時主要生成置換固溶體。若三氧化二鋁全部取代氧化鐵則生成FeO.Al2O3）鐵比值Fe2+/Fe3+,其大小影響催化劑還原後的若干性能，如還原的難易程度、還原後的機械強度和低溫活性等。主要服從於合成塔的要求，操作壓力、溫度和內件結構，在催化劑製造階段調節，一般為0.5～0.7。
用途
廣泛套用於矽、二氧化矽、氮化矽、磷矽玻璃及鎢等薄膜材料的蝕刻，在電子器件表面清洗、太陽能電池的生產、雷射技術、氣相絕緣、超低溫製冷劑、泄漏檢驗劑、印刷電路生產中的去污劑等方面也大量使用。
