粒度對納米顆粒溶解熱力學(xué)與動力學(xué)的影響.pdf

1、納米顆粒溶解的熱力學(xué)和動力學(xué)與相應(yīng)塊狀物質(zhì)有很大不同。經(jīng)典的物理化學(xué)理論未考慮物質(zhì)的表面效應(yīng)，因而不能解決納米顆粒溶解的熱力學(xué)和動力學(xué)問題;目前關(guān)于納米體系溶解的研究很少，而有關(guān)熱力學(xué)和動力學(xué)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(xué)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(dǎo)出溶解平衡常數(shù)和溶解熱力學(xué)函數(shù)分別與納米顆粒的粒徑間的熱力學(xué)關(guān)系式;并且，在化學(xué)反應(yīng)過渡狀態(tài)理

2、論的基礎(chǔ)上，通過基本假定和理論推導(dǎo)，分別導(dǎo)出了溶解動力學(xué)參數(shù)與粒度的關(guān)系式，討論了粒度對溶解動力學(xué)參數(shù)影響的實(shí)質(zhì)。
　　其次，以納米硫酸鋇和納米銅的溶解為體系，從實(shí)驗上研究粒度對溶解熱力學(xué)和動力學(xué)的影響規(guī)律。采用絡(luò)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(jìn)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(jìn)

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(xué)性質(zhì)和溶解動力學(xué)參數(shù)，考察了粒徑對納米顆粒溶解的熱力學(xué)性質(zhì)和動力學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律。最后，將實(shí)驗得到的粒度對平衡常數(shù)、溶解熱力學(xué)函數(shù)和溶解動力學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律與上述理論進(jìn)行了比較，其實(shí)驗結(jié)果與納米溶解熱力學(xué)理論和動力學(xué)理論一致。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)采用絡(luò)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(yīng)溫度、反

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