粒度对纳米体系相变和化学反应的影响

论文题目: 粒度对纳米体系相变和化学反应的影响

论文类型: 博士论文

论文专业: 应用化学

作者: 薛永强

导师: 王志忠

关键词: 纳米体系,粒度,相变,多相反应,热力学,动力学

文献来源: 太原理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 虽然关于纳米粒子和纳米材料物理化学性质方面的研究是目前纳米领域的热门课题之一,但关于粒度对相变和化学反应影响规律方面的研究却不多。目前的相平衡、化学平衡、化学动力学和电化学理论中均未考虑反应物颗粒的表面影响,因而不能解决纳米体系的相平衡、化学平衡、动力学和电化学中的相关问题。本课题属于表面化学分别与热力学、动力学和电化学等多个学科的交叉,而目前国内外对这些交叉学科的研究不多,在很多方面还处于空白。因此本课题的研究对于建立新的交叉学科和发展物理化学理论有着重要的科学意义和较高的学术价值。另外,在化工、环保、材料(尤其是功能材料)、能源、电子、农业及生命科学(如血液)等领域中均有许许多多涉及纳米微粒相变和化学反应的问题,本课题的研究成果可为纳米微粒在这些领域中的应用提供理论依据和指导作用。例如应用本研究成果所得到的理论和规律,可预测纳米粒子的相变温度,增大多相反应的平衡常数,提高平衡产率,加快反应速率,降低苛刻的反应条件,减小投资,降低动力消耗和成本,指导有害微粒的防治,产生直接或间接的经济效益和社会效益。可见,本课题的研究还具有广泛的和重要的应用前景。

论文目录:

第一章文献综述与选题

1.1 纳米粒子、纳米材料、纳米体系及其纳米效应

1.2 粒度对相变影响的研究现状与发展趋势

1.2.1 粒度对相变影响的理论研究

1.2.2 小结

1.3 粒度对化学反应热力学影响的研究现状与发展趋势

1.3.1 粒度对热容的影响

1.3.2 粒度对稳定性的影响

1.3.3 粒度对化学反应方向的影响

1.3.4 粒度对化学反应热的影响

1.3.5 粒度对化学平衡的影响

1.3.6 小结

1.4 粒度对化学反应动力学影响的研究现状与发展趋势

1.4.1 粒度对活化能的影响

1.4.2 粒度对指前因子的影响

1.4.3 粒度对速率常数的影响

1.4.4 粒度对反应机理的影响

1.4.5 粒度对产物的影响

1.4.6 多相反应动力学的理论模型

1.4.7 小结

1.5 粒度对电化学影响的研究现状与发展趋势

1.5.1 粒度对电导率的影响

1.5.2 粒度对电化学活性的影响

1.5.3 粒度对电极电势和电动势的影响

1.5.4 粒度对电池综合性能的影响

1.5.5 粒度对电极功能性的影响

1.5.6 小结

1.6 本课题的研究目标与研究内容

1.6.1 研究目标

1.6.2 研究内容

1.7 研究本课题的科学意义与应用前景

1.7.1 科学意义

1.7.2 应用前景

参考文献

第二章纳米粒子的制备

2.1 引言

2.1.1 纳米微粒的气相合成方法

2.1.2 纳米微粒的液相合成方法

2.1.3 纳米微粒的固相合成方法

2.2 纳米反应体系的选择

2.2.1 热力学实验体系的选择

2.2.2 动力学实验体系的选择

2.2.3 电化学实验体系的选择

2.3 纳米粒子和分散电极的制备方法

2.3.1 纳米CuO的制备方法

2.3.2 纳米ZnO的制备方法

2.3.3 分散电极的制备方法

2.4 实验

2.4.1 纳米CuO的制备

2.4.2 纳米ZnO的制备

2.4.3 镍分散电极的制备

2.4.4 氧化银分散电极的制备

2.5 结果与讨论

2.5.1 制备纳米氧化铜的结果与讨论

2.5.2 制备纳米氧化锌的结果与讨论

2.5.3 制备镍分散电极的结果与讨论

2.5.4 制备氧化银分散电极的结果与讨论

2.6 本章小结

参考文献

第三章粒度对纳米体系相变的影响

3.1 引言

3.2 纳米体系的相变理论

3.2.1 方法一——纳米体系相变的Clapeyron方程及其应用

3.2.2 方法二——纳米体系相变的XL方程及其应用

3.2.3 小结

3.3 纳米凝聚相表面张力与粒径间的关系式

3.4 理论计算值与实验值的比较

3.4.1 计算所用的辅助公式及其数据来源

3.4.2 不同液层厚度的理论值与实验值的比较

3.4.3 同一方法下精确计算值之间及实验值的比较

3.4.4 同一模型下精确计算值、近似计算值及实验值的比较

3.4.5 同一模型下不同方法计算结果的比较

3.5 本章小结

参考文献

第四章粒度对纳米体系化学反应热力学的影响

4.1 引言

4.2 纳米体系化学反应的热力学理论

4.2.1 纳米体系化学反应的吉布斯函数

4.2.2 纳米体系的化学平衡

4.2.3 纳米状态与块状状态间的热力学关系式

4.3 实验方法

4.4 实验

4.4.1 实验仪器

4.4.2 药品与试剂

4.4.3 实验步骤

4.5 结果与讨论

4.5.1 粒度对化学反应标准平衡常数的影响

4.5.2 粒度对标准摩尔反应吉布斯函数的影响

4.5.3 粒度对标准摩尔反应焓的影响

4.5.4 粒度对标准摩尔反应熵的影响

4.6 本章小结

参考文献

第五章粒度对纳米体系反应动力学的影响

5.1 引言

5.2 纳米体系化学反应的动力学模型

5.3 实验方法

5.4 实验

5.4.1 实验仪器

5.4.2 药品与试剂

5.4.3 实验步骤

5.4.4 锌离子与pH值的工作曲线

5.5 结果与讨论

5.5.1 粒度对反应速率常数的影响

5.5.2 粒度对反应级数的影响

5.5.3 粒度对反应的表观活化能的影响

5.5.4 粒度对指前因子的影响

5.6 本章小结

参考文献

第六章粒度对分散电池热力学的影响

6.1 引言

6.1.1 分散电极的定义与分类

6.1.2 分散电池与分散差电池

6.2 分散电池的热力学理论

6.2.1 分散电池热力学

6.2.2 分散度对电极电势和电动势影响的理论分析

6.2.3 分散电池反应的化学平衡

6.2.4 分散电池的反应熵

6.2.5 分散电池的反应热

6.2.6 分散电池的反应焓

6.3 实验

6.3.1 镍分散差电池电动势的测定

6.3.2 氧化锌分散电池电动势的测定

6.4 结果与讨论

6.4.1 粒度对镍分散差电池影响的结果与讨论

6.4.2 粒度对氧化银分散电极的影响结果与讨论

6.5 本章小结

参考文献

第七章结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

附录有关数据与图表

附录1 不同液层厚度时纳米金熔点的计算数据

附录2 方法一不同模型下纳米金熔点的精确计算值

附录3 方法一不同模型下不同纳米锡熔点的精确计算值

附录4 方法二不同模型下纳米金熔点的精确计算值

附录5 方法二不同模型下纳米锡熔点的精确计算值

附录6 方法一Reiss模型下纳米金熔点的精确计算值及近似计算值

附录7 不同温度和粒径时纳米氧化铜反应的平衡数据

附录8 不同温度和粒径时纳米氧化锌反应的平衡数据

附录9 不同粒径的纳米氧化铜反应的Δ_rG_m~θ-T关系

附录10 不同粒径的纳米氧化铜反应的Δ_rH_m~θ-T关系

附录11 不同粒径的纳米氧化锌反应的Δ_rG_m~θ-T关系

附录12 不同粒径的纳米氧化锌反应的Δ_rH_m~θ-T关系

附录13 不同粒径的纳米氧化铜反应的Δ_rS_m~θ-T关系

附录14 不同粒径的纳米氧化锌反应的Δ_rS_m~θ-T关系

附录15 绘制工作曲线的数据

附录16 纳米氧化铜反应的动力学数据

附录17 纳米氧化锌反应的动力学数据

附录18 纳米氧化铜反应的Inr-Inc的关系

附录19 纳米氧化锌反应的Inr-Inc的关系

致谢

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学位论文的独创性说明

发布时间: 2005-11-14

参考文献

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[3].纳米微区锂离子固态电化学过程的原位透射电镜研究[D]. 孙慕华.中国科学院大学(中国科学院物理研究所)2018
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