反應(yīng)物粒度對(duì)固液反應(yīng)動(dòng)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(duì)反應(yīng)物熱分解動(dòng)力學(xué)的影響，而粒度對(duì)固液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和機(jī)理的研究還很少，并且關(guān)于粒度對(duì)指前因子和速率常數(shù)的影響機(jī)理的研究還未見報(bào)道。研究不同粒度的納米顆粒對(duì)固液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響及其影響機(jī)理，對(duì)物理化學(xué)學(xué)科的發(fā)展

2、具有重要的理論意義，對(duì)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(yàn)篩選出反應(yīng)速率適中的三個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)間的減小而減??；納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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(cè)定不同粒徑和不同溫度下溶液的瞬時(shí)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(shí)納米粒子的反應(yīng)速率；最后得出速率常數(shù)、反應(yīng)級(jí)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(duì)固液反應(yīng)動(dòng)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(duì)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(jí)數(shù)增大；并且速率常數(shù)的對(duì)數(shù)、指前因子的對(duì)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(duì)多相反應(yīng)動(dòng)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(jí)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