粒度對納米顆粒溶解熱力學與動力學的影響.pdf

1、納米顆粒溶解的熱力學和動力學與相應塊狀物質(zhì)有很大不同。經(jīng)典的物理化學理論未考慮物質(zhì)的表面效應，因而不能解決納米顆粒溶解的熱力學和動力學問題;目前關于納米體系溶解的研究很少，而有關熱力學和動力學的理論研究還未見報道。
　　本文首先在理論上研究了粒度對納米顆粒溶解的平衡常數(shù)和溶解熱力學函數(shù)的影響。通過在溶解體系的吉布斯函數(shù)中引入表面變量，推導出溶解平衡常數(shù)和溶解熱力學函數(shù)分別與納米顆粒的粒徑間的熱力學關系式;并且，在化學反應過渡狀態(tài)理

2、論的基礎上，通過基本假定和理論推導，分別導出了溶解動力學參數(shù)與粒度的關系式，討論了粒度對溶解動力學參數(shù)影響的實質(zhì)。
　　其次，以納米硫酸鋇和納米銅的溶解為體系，從實驗上研究粒度對溶解熱力學和動力學的影響規(guī)律。采用絡合沉淀法制備出不同粒徑的納米硫酸鋇，采用液相還原法制備出不同粒徑的納米銅，用X射線衍射儀和透射電鏡對其粒徑大小和形貌特征進行了表征。在不同溫度下，測定了不同粒徑納米硫酸鋇在水中的溶解度和不同粒徑納米銅在稀酸中的溶解度;進

3、而得到了不同粒徑納米硫酸鋇和納米銅的溶解平衡常數(shù)、溶解熱力學性質(zhì)和溶解動力學參數(shù)，考察了粒徑對納米顆粒溶解的熱力學性質(zhì)和動力學參數(shù)的影響規(guī)律。最后，將實驗得到的粒度對平衡常數(shù)、溶解熱力學函數(shù)和溶解動力學參數(shù)的影響規(guī)律與上述理論進行了比較，其實驗結果與納米溶解熱力學理論和動力學理論一致。
　　研究結果表明:
　　(1)采用絡合沉淀法和液相還原法分別可以制備出高純度的不同粒徑的納米硫酸鋇和納米銅;對于這兩種制備方法，反應溫度、反

4、應物濃度、反應時間均對其粒度有顯著影響:粒度隨反應溫度升高而減小，隨反應物濃度增大而粒徑減小，隨反應時間增加而粒徑增大。
　　(2)納米顆粒的粒度對其溶解熱力學有明顯的影響:隨著納米顆粒粒度的減小，溶解的標準平衡常數(shù)增大，標準溶解吉布斯自由能、標準溶解焓和標準溶解熵均減小;并且溶解平衡常數(shù)的對數(shù)、標準溶解吉布斯能、標準溶解焓以及標準溶解熵均分別與粒度的倒數(shù)呈線性關系。
　　(3)納米顆粒的粒度對其溶解動力學有明顯的影響:隨著