Ag3PO4表面热力学性质及光催化原位过程热动力学的晶面效应

采用湿化学法制备了立方体{100}、四面体{111}和菱形十二面体{110}磷酸银微晶,通过场发射扫描电镜(FE-SEM),X射线粉末衍射(XRD),固体紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),光电流,光致发光(PL)对催化剂的组分、结构、形貌及光电性质进行了系统表征。以罗丹明B(Rh B)为目标污染物,对不同形貌Ag_3PO_4微晶的可见光催化活性进行了探究。通过微热量技术结合过渡态理论和热化学循环原理对Ag_3PO_4的摩尔表面Gibbs自由能进行了测定,其数值分别为1.2972、0.9621、0.5414 k J?mol-1。采用自主设计的新型LED光-微热量系统获取了Ag_3PO_4原位光催化降解Rh B 2 h的热效应和稳定放热阶段的热焓变化率,并对其热谱曲线进行了合理的解析。结果表明,Ag_3PO_4的催化活性与原位光催化降解Rh B的热效应、热焓变化率以及摩尔表面Gibbs自由能皆呈正相关。此外,通过捕获剂实验和电子顺磁共振(ESR)确定了Ag_3PO_4光催化降解Rh B过程的主要活性基团。

立方体纳米Cu_2O表面热力学函数的粒度及温度效应

液相还原法合成了4种粒度在40-120 nm的立方体纳米氧化亚铜(Cu_2O)。利用X射线衍射仪(XRD)、显微拉曼光谱仪和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对纳米Cu_2O的物相组成及形貌结构进行了表征。采用原位微热量技术实时获取纳米/块体Cu_2O与HNO_3反应过程的热动力学信息,结合热化学循环及动力学过渡态理论计算得到纳米Cu_2O的表面热力学函数。在薛永强等建立的无内孔球形纳米颗粒的热力学模型基础上,发展了立方体纳米颗粒的热力学模型。最后由理论结合实验结果分析了粒度和温度对表面热力学函数的影响规律及原因。结果表明,摩尔表面Gibbs自由能、摩尔表面焓和摩尔表面熵均随粒度减小而增大,且与粒度的倒数呈线性关系,这与立方体热力学模型规律一致;随着温度的升高,摩尔表面焓和摩尔表面熵均增大,摩尔表面Gibbs自由能则减小。本文不仅丰富和发展了纳米热力学基本理论,还为纳米材料表面热力学研究及应用提供了方法和思路。

立方体纳米氧化亚铜反应动力学的理论及实验研究

为了探究纳米多相反应过程的动力学行为,本文通过液相还原法可控合成了粒度为55 nm的立方体氧化亚铜(Cu2O)。基于纳米与块体Cu2O的区别,采用原位微量热技术获取Cu2O体系与HNO3反应过程的热动力学精细信息,结合热动力学原理及动力学过渡态理论计算得到Cu2O反应动力学参数,并建立立方体动力学模型讨论并佐证动力学实验结果。结果表明,纳米Cu2O的反应速率常数大于块体,而表观活化能、指前因子、活化焓、活化熵和活化Gibbs自由能均小于块体;随着温度的升高,纳米Cu2O的反应速率常数和活化Gibbs自由能均增大。动力学模型表明影响反应动力学参数的主要因素为:偏摩尔表面焓影响表观活化能,偏摩尔表面熵影响指前因子,偏摩尔表面Gibbs自由能影响反应速率常数。本文为纳米材料多相反应动力学参数的获取和分析应用提供了一种普适的理论模型和实验方法。

ZnO纳米片层结构的原位生长机理及热力学函数

采用绿色水介质体系一步合成了3种不同尺寸的ZnO纳米片层结构。通过微热量技术获取其原位生长过程的热谱曲线,从动力学和热力学角度分析其生长机理;利用电化学方法测定了不同温度下纳米ZnO与块体ZnO原电池的电势差,结合热力学基本公式求算出ZnO纳米片层结构的热力学函数值,并与生长机理关联讨论。结果表明,ZnO纳米片层结构的生长经历了先表观吸热后表观放热,放热减慢,最后到达放热平台的热量变化阶段。标准摩尔熵、标准摩尔生成Gibbs自由能及标准摩尔生成焓均随着尺寸减小而逐渐增大。本文为纳米材料的原位生长机理与热力学函数的关联研究提供了新的思路和方法。

立方体纳米Cu2O规定热力学函数的粒度效应研究

纳米材料的规定热力学函数是纳米材料本征性质,而粒径是其规定热力学函数值的重要影响因素之一.因此研究纳米材料的规定热力学函数的粒度效应对于指导预测纳米材料的规定热力学函数具有重要的科学意义.采用液相法合成了4种粒度在40~120 nm的立方体纳米Cu2O作为模型材料.利用原位微热量技术获取了Cu2O与HNO3反应过程的热力学参数,结合热化学循环热动力学原理及过渡态理论,计算得到不同粒径的纳米Cu2O的规定热力学函数,并讨论了粒度对标准摩尔生成焓、标准摩尔熵和标准摩尔生成吉布斯能的影响.结果表明:随着粒径的减小,标准摩尔生成吉布斯自由能、标准摩尔生成焓和标准摩尔熵均增大.

纳米体系热力学研究新进展

纳米材料指由尺寸在1 - 100 nm的微小颗粒组成的体系,因其独特的性能而受到广泛的研究。本文总结了纳米体系热力学性质研究的最新进展,主要从纳米体系中纳米颗粒在溶解、吸附、以及相变化等过程中粒径对其热力学性质的影响规律以及介绍通过多种实验原理和技术方法并结合理论模型获取纳米材料反应的热力学性质的研究进行阐述,并对纳米体系热力学性质研究的发展方向和应用前景进行了展望。

纳米材料原位生长表征技术的研究进展

纳米技术的关键是按人们的意志直接操控单个原子、分子或原子团、分子团,实现纳米材料的可控合成,制备具有特定功能的材料。纳米材料原位生长研究可获得体系中纳米粒子生长过程的动态瞬时信息,继而掌握纳米材料生长特征模式和生长参数,该研究对实现纳米材料可控生长具有重要意义,本文就纳米材料原位生长研究的技术方法进行概述,并对其发展前景进行展望。