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机械化学法制备铁酸锌和羟基磷灰石过程的结构宏观动力学研究

王明

   机械化学作为一门新兴交叉学科已经在诸多领域得到了成功的应用,显示出良好的发展前景。但遗憾的是,机械化学的理论研究尚显不足,缺乏对其反应过程的清楚认识。因此,有必要对机械化学反应过程的动力学规律和结构演变规律进行探索。 本论文借助X射线衍射分析,并借鉴结构宏观动力学理论,研究了机械化学法合成铁酸锌和羟基磷灰石过程的动力学模型、反应机理及相关因素对反应过程的影响;研究了机械化学反应过程中物相的晶粒尺寸、微观应变、点阵常数等结构参数的变化规律。 通过本研究得到了以下几点结论。 (1)机械化学反应过程可分为诱导期、加速期和减速期三个阶段。 (2)合成反应受形核长大机理控制,反应过程可用Aurami-Erofe′ev方程进行描述。 (3)粉磨过程中物相的结构变化是分阶段进行的:首先发生的是氧化铁晶粒尺寸的减小和微观应变的增加;随后晶粒尺寸不再减小而微观应变继续增加;继续粉磨,点阵常数开始显著增大;反应后期铁酸锌晶粒尺寸和微观应变均增大,并且开始以晶粒尺寸增加为主,随后逐渐转为以微观应变增加为主。 (4)机械化学法合成羟基磷灰石的反应过程为生成中间产物二水磷酸氢钙的两步式反应,其中第二步反应出现了“爆炸式”现象。发生“爆炸式”反应的主要原因是机械粉磨导致中间产物势能升高,反应能垒降低,扩散速率和成核速率加快,大大强化了反应的动力学过程。 (5)粉磨强度越大,反应速率常数越大;反应Gibbs自由能越负,速率常数也越大;粉磨介质的吸附能力越强对机械化学反应的抑制作用越强,在空气、水和乙醇中的反应效果依次变差。……   
[关键词]:机械化学;结构宏观动力学;动力学模型;结构演变
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中南大学2007年