反應(yīng)物粒度對固液反應(yīng)動力學(xué)的影響及其影響機(jī)理的研究.pdf

1、人們很早就發(fā)現(xiàn)減小反應(yīng)物的粒度可以增大反應(yīng)速率，并將此歸因于增大了反應(yīng)物之間的接觸面積。后來人們逐漸發(fā)現(xiàn)，減小反應(yīng)物粒度不僅可以增大反應(yīng)物之間的接觸面積，還可以降低反應(yīng)活化能，甚至還可以改變反應(yīng)產(chǎn)物及反應(yīng)機(jī)理。這方面研究較多的是粒度對反應(yīng)物熱分解動力學(xué)的影響，而粒度對固液反應(yīng)動力學(xué)和機(jī)理的研究還很少，并且關(guān)于粒度對指前因子和速率常數(shù)的影響機(jī)理的研究還未見報道。研究不同粒度的納米顆粒對固液反應(yīng)動力學(xué)的影響及其影響機(jī)理，對物理化學(xué)學(xué)科的發(fā)展

2、具有重要的理論意義，對納米粒子在化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要的理論指導(dǎo)作用。
　　 論文首先通過試驗篩選出反應(yīng)速率適中的三個固液反應(yīng)，分別是納米氧化鎳與硫酸氫鈉的反應(yīng)、納米氧化鎂與硫酸氫鈉的反應(yīng)和納米氧化鋅與丙烯酸溶液的反應(yīng)。
　　 其次，以六水硝酸鎳與尿素為原料，采用均勻沉淀法制納米氧化鎳前驅(qū)體，通過熱重分析確定了最低煅燒溫度400℃；前驅(qū)體經(jīng)煅燒即可得納米氧化鎳，采用XRD和透射電子顯微鏡進(jìn)行分析得：納米氧化鎳晶體為立方

3、晶系，近似為球型；通過改變實驗條件，可以制備出不同粒徑的純度為99[％]的納米氧化鎳，其平均粒徑為5.0-30nm；且納米氧化鎳的粒徑隨反應(yīng)物配比的增加、隨著煅燒溫度的減小及煅燒時間的減小而減?。患{米氧化鎳前軀體的產(chǎn)率隨反應(yīng)物配比(n尿素/n六水硝酸鎳)的增加而增加。
　　 以六水硝酸鋅和尿素為原料通過均勻沉淀法制得納米氧化鋅前驅(qū)體，采用XRD和熱重分析得前驅(qū)體為Zn5(OH)6(CO3)2，最低煅燒溫度400℃。前驅(qū)體經(jīng)煅燒即

4、可得納米氧化鋅；采用XRD和透射電子顯微鏡進(jìn)行分析得：納米氧化鋅為六方晶系，近似為球形顆粒；通過不同實驗條件可以制備出純度為99[％]的不同平均粒徑的納米氧化鋅，平均粒徑為20-50nm；且納米氧化鋅顆粒的平均粒徑隨反應(yīng)物濃度的減小、反應(yīng)溫度和煅燒溫度的降低而減??；納米氧化鋅的產(chǎn)率隨反應(yīng)物濃度的增大、反應(yīng)物配比的增大和反應(yīng)溫度的升高而增大。
　　 以氧化鎂和碳酸銨為原料，采用均勻沉淀法制備出納米氧化鎂前驅(qū)體，經(jīng)煅燒得納米氧化鎂。

5、采用XRD分析得：納米氧化鎂為立方晶系，近似為球形顆粒；通過不同實驗條件可以制備出純度較高的不同平均粒徑的納米氧化鎂，平均粒徑為5-37nm；且納米氧化鎂的粒徑隨反應(yīng)物濃度的減小，反應(yīng)溫度的升高和隨煅燒溫度的減低而減小。
　　 然后，利用離子分析儀，通過測定不同粒徑和不同溫度下溶液的瞬時pH值或參與反應(yīng)的離子濃度，得到不同粒度和不同溫度時納米粒子的反應(yīng)速率；最后得出速率常數(shù)、反應(yīng)級數(shù)、活化能、指前因子隨粒度的變化規(guī)律；討論了粒度

6、對固液反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)的影響及其影響機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明：反應(yīng)物的粒度對其反應(yīng)的速率常數(shù)、表觀活化能和指前因子均有顯著的影響；隨著反應(yīng)物粒徑的減小，反應(yīng)的表觀活化能和指前因子減小而速率常數(shù)和反應(yīng)級數(shù)增大；并且速率常數(shù)的對數(shù)、指前因子的對數(shù)和表觀活化能分別與反應(yīng)物粒徑的倒數(shù)呈較好的線性關(guān)系；反應(yīng)物粒度對多相反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)的影響機(jī)理是：納米反應(yīng)物的摩爾表面積影響反應(yīng)級數(shù)，其摩爾表面能影響表觀活化能，其摩爾表面熵影響指前因子，摩爾