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Cu-H2O二元系及Cu-Cl-H2O三元系反应球磨研究

2020-12-03阅读(630)

Cu-H2O二元系及Cu-Cl-H2O三元系反应球磨研究

论文摘要

利用机械力化学原理,通过高能行星球磨机,在蒸馏水中球磨金属活动顺序表中排在氢以前的金属粉末（Zn、Mn等）可直接制备相应的纳米级氧化物,并得到副产物氢气。而关于排在氢以后的金属在水溶液中球磨的现象及规律尚无研究。本文以排在氢之后的铜为实验对象,研究Cu-H2O二元系以及Cu-Cl-H2O三元系反应球磨的现象及规律,并通过XRD、SEM及TEM等分析手段分析产物特征。实验得到了如下结果:（1） Cu在纯蒸馏水中球磨时,Cu与溶解于水中的氧气反应生成Cu2O,但因罐中氧气量及溶解在水中的氧气量有限因而所得Cu2O的量有限。在机械合金化结果中,Cu粉与干燥空气中的氧气反应较难发生,因而在球磨110h后也仅得到极少量Cu2O,较水溶液条件下的量少。（2） Cu在蒸馏水中球磨,当体系氧压较高时（充氧条件下）,Cu粉与氧气之间的反应被不断激发。由于体系氧气充足,Cu粉能被完全氧化为CuO。球磨110h后所得纯的CuO粉末较为均匀,颗粒尺寸分布在100-200nm之间。（3）在pH=2的HCl溶液中球磨金属Cu粉,球磨3h后快速得到了大量的Cu2O粉末,但同时含有少量Cu2（OH）3Cl和CuCl。球磨70h后得到纯度较高的Cu2O粉末,未检测到其它物相。所得Cu2O颗粒尺寸均为50-100nm之间,球磨70h所得Cu2O颗粒尺寸较球磨3h时的略小。（4）在CuCl2溶液中球磨纯铜粉末,当[Cl-]=1.5×10-2mol/L和7.5×10-2mol/L时,分别球磨25h和80h后得到完全的Cu2O,颗粒多为规则的立方状、六方状,尺寸约为50-150nm;在[Cl-]=0.3mol/L时,得到纯Cu2O粉末所需时间为100h,颗粒尺寸明显偏大且出现大量不规则形貌;在[Cl-]=0.75×10-2mol/L以及0.3×10-2mol/L时,体系较难在某一时段得到纯的Cu2O。由此可知,不同氯离子浓度将影响球磨各阶段反应、得到纯的Cu2O所需时间及所得Cu2O的颗粒大小和形貌。（5）将CuCl在水溶液中球磨,球磨80h后得到绝大多数的Cu2O。所得Cu2O颗粒大多为不规则形貌,有部分立方状及六方状颗粒,尺寸为20-80nm。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 插图索引
  • 附表索引
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景技术介绍
  • 1.1.1 机械力化学的发展概况
  • 1.1.2 机械力化学作用过程及其机理
  • 1.1.3 机械力诱发的化学反应类型及机制
  • 1.1.4 机械力化学效应及应用
  • 1.1.5 机械力化学的工艺参数
  • 1.1.6 机械力化学的新工艺
  • 1.1.6.1 固液反应球磨
  • 1.1.6.2 有机溶剂和水溶液中的球磨
  • 1.2 课题的选题意义及目的
  • 1.3 课题的研究内容
  • 第2章 实验方案及设备
  • 2.1 实验材料及方法
  • 2.2 实验设备及其工作原理
  • 2.3 试验结果检测设备
  • 第3章 铜在纯蒸馏水中球磨生成物及分析
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验方案与过程
  • 3.3 实验结果
  • 3.3.1 在纯蒸馏水中球磨生成相
  • 3.3.2 充氧条件下球磨生成相
  • 3.3.3 机械合金化条件下球磨生成相
  • 3.4 分析与讨论
  • 3.4.1 化学性质分析
  • 3.4.2 热力学分析
  • 2O 系电位-pH 图分析'>3.4.3 Cu-H2O 系电位-pH 图分析
  • 3.4.4 球磨产物的SEM、TEM 谱图分析
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 铜在含氯离子水溶液中球磨产物及其表征
  • 4.1 前言
  • 4.2 实验方案与过程
  • 4.3 实验现象及结果
  • 4.3.1 Cu 粉在pH=2 的HCl 溶液中球磨生成相
  • 2 溶液中球磨生成相'>4.3.2 Cu 粉在不同浓度 CuCl2溶液中球磨生成相
  • -]为0.3mol/L 的CuCl2 溶液中球磨'>4.3.2.1 在初始[Cl-]为0.3mol/L 的CuCl2溶液中球磨
  • -]为7.5×10-2mol/L 的 CuCl2 溶液中球磨'>4.3.2.2 在初始[Cl-]为7.5×10-2mol/L 的 CuCl2溶液中球磨
  • -]为1.5×10-2mol/L 的 CuCl2 溶液中球磨'>4.3.2.3 在初始[Cl-]为1.5×10-2mol/L 的 CuCl2溶液中球磨
  • -]为0.75×10-2mol/L 的 CuCl2 溶液中球磨'>4.3.2.4 在初始[Cl-]为0.75×10-2mol/L 的 CuCl2溶液中球磨
  • -]为0.3×10-2mol/L 的 CuCl2 溶液中球磨'>4.3.2.5 在初始[Cl-]为0.3×10-2mol/L 的 CuCl2溶液中球磨
  • 4.3.3 CuCl 在水溶液中球磨生成相
  • 4.4 分析与讨论
  • 4.4.1 体系反应分析
  • 4.4.1.1 在pH=2 的 HCl 溶液中球磨体系反应分析
  • -]的 CuCl2 溶液中球磨时体系反应分析'>4.4.1.2 在不同[Cl-]的 CuCl2溶液中球磨时体系反应分析
  • 2 的体系的对比分析'>4.4.1.3 加 HCl 的体系与加CuCl2的体系的对比分析
  • 4.4.1.4 CuCl 在水溶液中球磨体系反应分析
  • -）的引入对球磨体系反应的影响'>4.4.1.5 氯离子（Cl-）的引入对球磨体系反应的影响
  • 2O 三元系的电位-pH 图分析'>4.4.2 Cu-Cl-H2O 三元系的电位-pH 图分析
  • 4.4.3 产物的SEM、TEM 谱图分析
  • 4.4.3.1 在pH=2 的 HCl 溶液中球磨产物的 SEM、TEM 分析
  • -]的 CuCl2 溶液中球磨产物的SEM、TEM 分析'>4.4.3.2 在不同[Cl-]的 CuCl2 溶液中球磨产物的SEM、TEM 分析
  • 4.4.3.3 CuCl 在水溶液中球磨产物的SEM、TEM 分析
  • 2O 颗粒形成机理分析'>4.4.4 特殊形貌纳米Cu2O 颗粒形成机理分析
  • 4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

    • 相关论文文献

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