偏钒酸铵热分解机构的研究

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1、偏钒酸铵热分解机构的研究张梅1林勤1徐爱菊1郭锋2(1北京科技大学2内蒙古工业大学)摘要：应用TG、D5℃、MS和XRD研究～气条件下偏钒酸铵热分解过程和动力学。热分解过程包括4个反应，气相产物是NH3和H20，最终固相产物是v205。生成v205反应受形核长大控速，动力学方程为一In(1一口)=kt，表观活化能和表观速率常数分别为460kJ／mol和0．0344s～。关键词：偏钒酸铵热分解过程动力学StudyonMechanismofThermalDecompositionofNH4V03ZhangMeilLinQinlXuAijulGu

2、oFen92(1UniversityofScienceandTechnologyBeijing2InnerMongoliaUniversityofTechnology)Abstract：ThemechanismandprocessofthermaldecompositionofNH4V03inArwereinvestigatedbyTG，DSC，MSandXRDat25—450℃．TheprocessincludesfourreactionsandevolvesNH3andH20．TheX-raypatternoffinalproductm

3、atcheswiththatofv205in√气srM．Thereactionofformingv205iscontrolledbynucleationandnucleigrowthwithakineticequation—In(1一口)=kt，andapparentactivationenergyof460kI／molandapparentrateconstantof0．0344s-1ateobtained．Keywords：NH4V03processofthermaldecompositionkinetic。。．。、{l引言偏钒酸铵热分

4、解在不同条件下可以获得钒的各种氧化物，如V2q、v3q、v6013、vch、v203和VO等[1。它们在化工、能源等领域有广泛的应用，研究它们生成机构和最佳工艺条件有重要理论和实际应用价值[2，3I。本文应用TG(热重分析)、DSC(扫描量热分析)、MS(质谱分析)和Ⅺ固(X射线衍射分析)研究脏气条件下偏钒酸铵热分解过程和动力学。2实验方法偏钒酸铵来自市售化学纯的产品。在德国NET．ZSCH洲09上m气流量50mL／min测定偏钒酸铵热分解过程的失重和热效应。气体产物通过Ther．moStar质谱分析。固相产物结构分析采用日本理学D／Max

5、-RB型旋转阳极x射线衍射仪，Cu．K。靶，40kV，300mA，扫描参数为0．04。／step，2。／min。应用DSC差热扫描曲线研究动力学。3实验结果3．1TG和DSC热分析图1和图2分别为5℃／min、10℃／min、20℃／rain286升温速攀溯定的．TC-曲绞粕Df℃曲线。随暮辩强速率的增加，曲线向高温方向移动。偏钒酸铵热分解餐阶段的温度区间、外推起始温度、热效应和失蠢率兜表1。因第一、二峰分离不好，合并计算给出。j÷。表1鞠钒簟镶热分解备阶段的温度区闻、外推起始温度、热效应和失重率升温速率温度区间外推起始温度热效应失重率／％

6、／c·min一1／(3／c／丁‘g-1150～230179．3498．116．625230～320290．8149．85．47320～450349．8—57．281．38150～250188．8485．915．8310250～340312．086．775．47340～450366．0—49．892．59150～280200．4466．416．6020280～350322．223．685．86350～450379．6—53．472．35偏钒酸铵热分解机构的研究3．2质谱分析温度／．c图1NItr03在不同升温速率下的TG曲线1—5℃／rain

7、；2—20℃／赫n；卜10℃／min温度／℃图2NHVq在不同升温速率的DSC曲线1—5℃／nlhl：2—20℃／min；3一10℃／min图3为lO℃／min升温速率的下TG、DSC和质量数为17(NH3)和18(H20)的质谱曲线。质量数为14(N)、16(O)、28(N2)、2(H2)在整个热分解过程中均未检测到，表明在各反应阶段气体产物都只有NH3和H20。3．3结构分析表2表明在心气下偏钒酸铵热分解最终固相产物是v205。裹2420。CAr气下■钒奠铵热分解圈相产物衍射谱d5．7434．3664．0803．4052．8772．76

8、02．6872．610固相产物I／Io37802010050201230场od5．7604．3804．0903．4002．8802．7602．6872．610ASTM(09—03