野草状纳米氧化锌的制备及标准摩尔生成焓

随着纳米科技的快速发展,半导体纳米材料受到了人们的广泛关注.ZnO是一种重要的禁带宽度达3.37 eV的功能性半导体材料,被广泛应用于光电子器件和传感等方面.纳米ZnO的制备和性能研究已有很多报道.众所周知,材料的性能与其自身形貌和尺寸密切相关,因此在合成ZnO纳米材料时,控制其形貌、尺寸就显得十分重要.热力学性质是纳米材料的固有属性.然而,迄今为止,纳米材料热力学在很多方面的研究还相当不完善,尤其是对纳米材料的熵、焓和吉布斯自由能等热力学函数值的研究报道较少.

MnMoO_4·H_2O纳米棒生长过程的原位热动力学研究

在298.15 K下采用现代微量热技术监测了微乳液法原位合成MnMoO4.H2O纳米棒过程中能量变化的微量热曲线.该曲线显示,反应开始瞬时放热,有一个尖锐的放热峰,在随后的过程中分别出现一个强的吸热峰和放热峰.通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等对MnMoO.4H2O纳米棒的结构、形貌及尺寸进行了表征.结合微乳液的特性和量热曲线,讨论了MnMoO4.H2O纳米棒生长过程中的形貌演变和热动力学信息.整个生长过程包含微乳液的碰撞凝聚、反应成核、结晶和生长过程.经计算,反应成核过程、晶化过程及晶体二次生长过程的速率常数分别为6.35×10-3,7.18×10-4和9.16×10-5s-1.生长速率小于成核速率,这有利于纳米材料的形成.

四针状纳米氧化锌的热力学函数

采用简单、温和的微乳液水热辅助法合成了尺寸、形貌均匀的四针状ZnO纳米结构,每个结构由四根长约250nm的纳米针组成.基于块体ZnO的热力学函数已知,依据热力学势函数法设计热化学循环,将纳米ZnO与块体ZnO的热力学函数进行了关联.并结合热动力学理论及过渡态理论,利用微量热技术获得了所制备的四针状纳米ZnO在298.15K下的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成Gibbs自由能、标准摩尔熵值分别为(-329.37±0.43)kJmol-1,(-318.51±0.03)kJmol-1,(20.36±1.05)Jmol-1K-1.

尺寸效应对氧化锌微/纳体系热力学性质的影响

采用微乳液水热辅助法合成了三种不同尺寸的手榴弹状ZnO微/纳结构.通过设计热化学循环,建立了纳米ZnO与块体ZnO体系热力学性质之间的关系.并结合微量热技术对不同尺寸ZnO微/纳体系的热力学性质进行了计算.结果表明,尺寸效应对微/纳体系热力学性质有显著的影响:随着反应物尺度的减小,体系的标准摩尔反应焓、标准摩尔反应Gibbs自由能、标准摩尔反应熵均降低,而材料自身的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成Gibbs自由能、标准摩尔熵均增加.