Физико-химические основы процесса термического разложения солей угольной кислоты

• Автор: Капаев, Григорий Игоревич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с.

Введение.

1. Литературный обзор.

1.1. Основные области применения оксидных материалов

1.2. Способы получения оксидных материалов

1.3. Общие закономерности термолиза карбонатов металлов.

1.3.1. Термолиз карбоната кальция.

1.3.2. Термолиз других карбонатов металлов.

1.3.3. Термолиз твердых растворов и двойных солей.

1.3.4. Термолиз гидроксидов и гидроксокарбонатов

металлов

1.4. Влияние воды на протекание процессов термолиза неорганических соединений.

1.5. Цель работы и постановка задач исследования
2. Экспериментальная часть
2.1. Методика получения реагентов.
2.2. Изучение процессов термического разложения карбонатов металлов газоволюмометрическим методом.
2.3.Оценка воспроизводимости результатов газоволюмометрических
измерений.
2.4. Физикохимические методы анализа.
3. Расчетная часть.
3.1. Методы сравнительного расчета и Периодический закон Д. И. Менделеева.
3.2. Проявление периодичности в термодинамических свойствах оксидов, гидроксидов и карбонатов металлов.
3.3. Использование метода сравнительного расчета для определения температурной зависимости изменения энергии Гиббса в реакциях термического разложения карбонатов металлов.
3.3.1. Определение температурной зависимости изменения стандартной энергии Гиббса образования карбонатов металлов
3.3.2. Определение температурной зависимости изменения стандартной энергии Гиббса образования оксидов металлов
и диоксида углерода.
3.3.3. Вывод методом сравнительного расчета общей температурной зависимости изменения стандартной энергии Г иббса в реакциях термического разложения карбонатов металлов.
3.4. Определение стандартной энергии Г иббса образования кристаллогидратов солей металлов.
3.5. Термодинамический расчет температуры разложения карбонатов металлов.
4. Обсуждение результатов
4.1. Исследование процесса термического разложения изученных соединений газоволюмометрическим методом.
4.2. ИКспектроскопический анализ исследованных соединений
4.3. Гермогравиметрический анализ
4.4. Последовательность протекания химических реакций в процессе термолиза солей угольной кислоты.
4.4.1. Последовательность протекания реакций при термическом разложении карбонатов кадмия, марганцаИ, цинка
4.4.2. Последовательность протекания реакций при термическом разложении доломита и известняка
4.4.3. Последовательность протекания реакций при термическом
разложении гидроксокарбонатов.
4.4.3.1. Термолиз гидроксокарбоната никеляН
4.4.3.2. Термолиз гидроксокарбоната медиИ
4.4.3.3. Термолиз гидроксокарбоната цинка
4.4.3.4. Термолиз гидроксокарбоната кобальтаП
4.4.3.5. Общие закономерности в последовательности протекания реакций при термолизе гидратов гидроксокарбонатов.
4.5. Проявление периодичности температур разложения карбонатов и
гидроксидов в зависимости от порядкового номера атома металла
4.6 Нахождение теоретических зависимостей для определения температурного интервала интенсивного выделения диоксида углерода.
5. Технологическая часть
5.1. Выбор исходного реагента
5.2. Алгоритм расчета температур начала и конца процесса интенсивного газовыделения при разложении солей угольной кислоты.
5.3. Технология процесса получения оксидов термолизом солей угольной кислоты 1 1
5.4. Выбор технологического оборудования.
5.5. Технологическая схема процесса синтеза и термического разложения карбонатов металлов
Выводы
Список литературы


Тем самым порошок загрязняется продуктами износа, резко уменьшаются чистота и качество порошка, что снижает ценность продукции, несмотря на определенное повышение дисперсности. Взаимодействие плазмы с обрабатываемым веществом обеспечивает плавление, диспергирование, испарение, а затем восстановление и синтез продукта с размером частиц до нанометров, включая параметры так называемого критического зародыша. Размеры получаемых оксидов можно варьировать от минимального нм до 0 нм. Преимуществом данного метода является отсутствие температурных ограничений, существующих в традиционных технологиях, что позволяет интенсифицировать физикохимические процессы и обеспечивает создание продуктов требуемого химического состава, агрегатного состояния и форморазмеров, в том числе и в виде нанопорошков. Метод конденсации из газовой фазы . Для получения тонкодисперсных оксидов легкоплавких испаряющихся металлов используют прием, основанный на дистилляции металла и сжигании его пара в струе воздуха, иногда в присутствии водяного пара . В промышленности данный способ реализован, в основном, для оксидов цинка и кадмия 7. Метод электрического взрыва проводников . Метод электрического взрыва проводников ЭВП это явление взрывообразного разрушения металлического проводника при прохождении через пего импульса тока большой плотности более Ю Ам2 , . Данный процесс сопровождается яркой вспышкой света, резким звуком, ударной волной, распространяющейся в среде окружающей проводник. Продуктами разрушения проводника являются пары и мельчайшие частицы металла, которые в определенных условиях могут взаимодействовать с окружающей средой, образуя различные химические соединения. В зависимости от рода газа, окружающего проводник, можно получать порошки металлов, сплавов, порошки химических соединений или порошки композиционных составов. Недостатком данного метода является большой разброс по размерам конечного продукта, что значительно ограничивает применение данных продуктов. Получение оксидов металлов термическим разложением металлорганических или неорганических соединений . Зольгель метод основан на реакциях полимеризации неорганических соединений формирование металлооксополимеров в растворах . В водный раствор нитрата цинка вводят аммиачную воду с образованием осадка гидроксида металла, нагревают, добавляют органический растворитель, и смесь испаряют при температуре между азеотропной точкой смеси и температурой кипения растворителя. Из нижнего слоя смеси удаляют растворитель, сушат и нагревают . Недостатками метода являются получение агломерированных частиц оксидов металлов и необходимость использования реактивов на основе солей органических кислот, которые на мировом рынке выпускаются в очень ограниченных количествах. Микроэмульсионный метод . Согласно этому способу готовят водные растворы, содержащие раствор нитрата цинка, которые добавляют к смеси масла и мицеллы, образующей первичное и вторичное поверхностноактивное вещество ПАВ. В результате получают первую микроэмульсию вода в масле. Водный раствор гидроксидного соединения добавляют к смеси масла и мицеллы с получением второй микроэмульсии вода в масле с образованием гидроксидного соединения цинка . Раствор промывают и обрабатывают для удаления побочных продуктов. После этого нагреванием превращают гидроксидное соединение в кристаллический оксид. Недостатками метода являются необходимость применения органических реактивов, которые оказывают сильное влияние на процесс кристаллизации. В зависимости от природы и концентрации они могут изменять скорость образования и роста зародышей новой фазы, распределение частиц по размерам, а также форму кристалла. Недостатками данного метода являются также применение дорогостоящих поверхностноактивных веществ и недостаточная изученность химической кинетики в нанореакторах. Преимуществами данного метода являются экологическая безопасность, простота и возможность получения однородных по размерам нанокристаллических оксидов . В последнее время получили развитие новые перспективные направления синтеза оксидов металлов, одним из которых является гидротермальный способ с последующей прокалкой осадков .