多步驟固相反應(yīng)的熱分解動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、熱分析研究的是物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的關(guān)系。熱分析動(dòng)力學(xué)是通過測量物質(zhì)的物理性質(zhì)隨溫度變化的函數(shù)來確定該變化過程的動(dòng)力學(xué)信息的一種方法。
　　熱分析動(dòng)力學(xué)自建立之初由對均相體系的研究逐漸轉(zhuǎn)向?qū)Ψ蔷囿w系的研究,尤其是固相體系的熱分解動(dòng)力學(xué)引起了人們的極大興趣。
　　本文以普通瓜環(huán)Qn[n=5,6,7,8]和兩種礦物為對象,主要以熱分析技術(shù)（TG、DTA、DSC等）為手段,分別研究了它們在惰性氣氛中的熱分解情況,并

2、重點(diǎn)探討了它們在300～600℃（普通瓜環(huán)）和400～900℃（礦物）熱分解反應(yīng)動(dòng)力學(xué),對它們的熱分解過程進(jìn)行了model-free和model-fitting動(dòng)力學(xué)分析,確定了最佳的“動(dòng)力學(xué)三因子”。首先,通過自由模型法初步得出活化能Ea和指前因子A,為后續(xù)分析提供最優(yōu)化條件。其次,結(jié)合所得數(shù)據(jù)設(shè)定合理參數(shù)進(jìn)行多元非線性擬合,得出最概然機(jī)理、活化能、指前因子,同時(shí)也為進(jìn)一步改進(jìn)和提出新的熱分析動(dòng)力學(xué)處理方法提供依據(jù)。
　　研究結(jié)

3、果如下:
　　1.Qn[n=5,6,7,8]分解的最概然機(jī)理都遵循:A—1→B—2→C,第一步反應(yīng)擬合的最可幾動(dòng)力學(xué)模型為Fn,即簡單級數(shù)的n級反應(yīng),動(dòng)力學(xué)模型函數(shù)為f(α)=(1-α)n,優(yōu)化后的活化能在121.2～203.2KJ/mol的范圍內(nèi)。第二步反應(yīng)擬合的最可幾動(dòng)力學(xué)模型為CnB,即自催化的n級反應(yīng),動(dòng)力學(xué)模式函數(shù)為f(α)=(1-α)n(1+Kcatα),優(yōu)化后的活化能范圍為254.8～271.2KJ/mol。

4、　　2.取菱鎂礦在400～900℃溫度范圍內(nèi)熱分解的整個(gè)過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。用model-free法分析后,發(fā)現(xiàn)該熱分解為一步反應(yīng),同時(shí)得到非線性回歸的初始值。然后用非線性回歸方法分析處理。最后得到其最概然機(jī)理為Bna,機(jī)理函數(shù)是f(α)=αα-(1-α)n,動(dòng)力學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。優(yōu)化后的活化能為160.33KJ/mol。
　　3.方解石在氮?dú)鈿夥罩袩岱纸膺^程的結(jié)果表明,其最概然機(jī)理為R2,機(jī)理函數(shù)是f(α)=2(1-α)1