粒度对纳米颗粒溶解热力学与动力学的影响

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2、术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：薹圣选缒日期：导师签名：—鎏0k址日期：2口心flf"20f饭(If万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文粒度对纳米颗粒溶解热力学与动力学的影响摘要纳米颗粒溶解的热力学和动力学与相应块状物质有很大不同。经典的物理化学理论未考虑物质的表面效应，因而不能解决纳米颗粒溶解的热力学和动力学问题；目前关于纳米体系溶解的研究很少，而有关热力学和动力学的理论研究还未见报道。本文首先在理论上研究了粒度对纳米颗粒溶解的平衡常数和溶解热力学函数的影响。通

3、过在溶解体系的吉布斯函数中引入表面变量，推导出溶解平衡常数和溶解热力学函数分别与纳米颗粒的粒径间的热力学关系式；并且，在化学反应过渡状态理论的基础上，通过基本假定和理论推导，分别导出了溶解动力学参数与粒度的关系式，讨论了粒度对溶解动力学参数影响的实质。其次，以纳米硫酸钡和纳米铜的溶解为体系，从实验上研究粒度对溶解热力学和动力学的影响规律。采用络合沉淀法制备出不同粒径的纳米硫酸钡，采用液相还原法制备出不同粒径的纳米铜，用X射线衍射仪和透射电镜对其粒径大小和形貌特征进行了表征。在不同温度下，测定了不同粒径纳米硫酸钡在水中的溶解度和不同粒径纳米铜在稀酸中的

4、溶解度；进而得到了不同粒径纳米硫酸钡和纳米铜的溶解平衡常数、溶解热力学性质和溶解动力学参数，考察了粒径对纳米颗粒溶解的热力学性质和动力学参数的影响规律。最后，将实验得到的粒度对平衡常数、溶解热力学函数和溶解动力学参数的影响规律与上述理论进行了比较，其实验结果与纳米溶解热力学理论和动力学理论一致。研究结果表明：(1)采用络合沉淀法和液相还原法分别可以制备出高纯度的不同粒径的万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文纳米硫酸钡和纳米铜；对于这两种制备方法，反应温度、反应物浓度、反应时间均对其粒度有显著影响：粒度随反应温度升高而减小，随反应物浓度增大而粒径减小

5、，随反应时间增加而粒径增大。(2)纳米颗粒的粒度对其溶解热力学有明显的影响：随着纳米颗粒粒度的减小，溶解的标准平衡常数增大，标准溶解吉布斯自由能、标准溶解焓和标准溶解熵均减小；并且溶解平衡常数的对数、标准溶解吉布斯能、标准溶解焓以及标准溶解熵均分别与粒度的倒数呈线性关系。(3)纳米颗粒的粒度对其溶解动力学有明显的影响：随着纳米颗粒粒度的减小，溶解速率常数、溶解级数增大，溶解的表观活化能和指前因子减小；溶解速率常数的对数、溶解的表观活化能和指前因子的对数均与粒度的倒数呈线性关系；溶解物粒度对动力学参数影响的实质是：溶解物的摩尔表面积影响溶解级数，摩尔表

6、面能影响溶解表观活化能，摩尔表面熵影响溶解指前因子，摩尔表面能和摩尔表面熵共同影响溶解速率常数。关键词：溶解，动力学，热力学，纳米硫酸钡，纳米铜，粒度万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文f’ARTICLESIZEONDISSOLUTIONOFTHERMODYNAMICSANDKINETICSOFNANOPAI之TICLEABSTRACTTherearedifferencesbetweenthethermodynamicandkineticofnanoparticlesdissolvingandthecorrespondingblockmateria

7、ldissolving．Classicalchemistrytheorydidnotconsiderthesurfaceeffectofreactants，asaresult，Cannotsolvetheproblemofthethermodynamicandkineticforthenanoparticlesdissolving．Thestudiesonnanoparticlesdissolvingarefew；andthestudyofthedissolvingtheoryofthethermody’namicsanddynamicshasnot

8、beenreported．Atfirst，theeffectsofthenanoparticlesizeon