学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

草酸铌的合成、表征及其热分解动力学研究

作　者: 徐晓姝
导　师: 姜恒
学　校: 辽宁石油化工大学
专　业: 分析化学
关键词: 草酸铌合成热重分析热分解动力学
分类号: TQ251
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 161次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

草酸铌为白色结晶状固体,是一种可用作催化剂,铁氧剂,介电材料添加剂的水溶性化合物。近年来,草酸铌作为催化剂在环保、催化活性、使用周期等方面有较大优势,应用广泛。草酸、铌酸、草酸铵按照一定的摩尔比配制成混合溶液,然后进行过滤、结晶、重结晶、烘干等工艺,得到较纯的草酸铌。利用元素分析、X射线衍射分析、红外光谱分析和热重分析对所合成的草酸铌进行了表征,明确了草酸铌的结构与组成,其分子式为NH₄·[NbO（C₂O₄）₂（H₂O）₂]·3H₂O。通过热重分析和草酸铌在不同温度下焙烧产物分析,得知草酸铌的热分解过程分三个阶段进行。第一阶段（30²00 C）失重百分率为22.68 %,为草酸铌的脱水过程,失重主要由所含的结晶水引起,经计算结晶水个数为5;第二阶段（200³50 ?C）失重百分率为40.96 %,为草酸铌的主要热分解过程,归因于草酸铌中NH4+和草酸根离子的分解;第三阶段（550⁶30 ?C）失重百分率为4.15 %,失重的物质为二氧化碳。草酸铌的热分解剩余产物为五氧化二铌。据我们所知,对草酸铌热分解动力学研究目前还没有文献报道。本文研究其在空气中不同升温速率（1、2、3、5、10 ?C/min）下的热分解动力学。共分为三步:（1）运用FWO法、KAS法、迭代法、Friedman法计算草酸铌三步热分解的活化能;（2）利用Coats- Redfern积分方程和Achar-Bridly-Sharp微分方程推断出适当的反应机理。（3）通过上述得到的结果计算指前因子。通过计算可知,以ln[β/H（x）]对1/T和ln[β/h（x）T2]对1/T进行迭代后所得的Ea值几乎相同,所以由迭代法得到的Ea值是更可靠的。活化能取4种方法计算的平均值,得到草酸铌三步热分解的活化能分别为88.97kJ·mol^-1,134.60kJ·mol^-1,206.23kJ·mol^-1。将41种机理函数所对应的G（α）和f（α）代入方程:在第一步热分解中函数15是最有可能的机理,即G（α）=[-ln（1-α）]3/4和f（α）=（3/4）（1-α）[-ln（1-α）]1/4,动力学参数lnA为2.55s^-1;在第二步热分解中函数19是最有可能的机理,即G（α）=ln（1-α）3和f（α）=（1/3）（1-α）[-ln（1-α）]-2,动力学参数lnA为2.85s^-1。第三步热分解由于是吸附在草酸铌表面的二氧化碳的脱去过程,因此用以上两种方法计算得不到合适的反应动力学模型。本论文所得数据为草酸铌的热稳定性能和热分解动力学机理的研究提供了理论基础。所得结论为草酸铌在相关方面的应用提供了基础依据。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 文献综述  11-27
  1.1 引言  11-12
  1.2 铌的氧化物概述  12-13
    1.2.1 铌的五氧化物概述  12-13
  1.3 草酸铌的研究概况  13-16
    1.3.1 草酸铌的性质  13-14
    1.3.2 草酸铌的概况  14-15
    1.3.3 草酸铌的应用  15-16
  1.4 国内外合成草酸铌的方法  16-19
    1.4.1 国外合成草酸铌的方法  16-17
    1.4.2 国内合成草酸铌的方法  17-19
  1.5 热重分析法概述  19
  1.6 热分析动力学研究概况  19-25
    1.6.1 热分析动力学概述  19-20
    1.6.2 热分析动力学方程  20-21
    1.6.3 动力学参数Ea 和A  21
    1.6.4 活化能Ea 的求取  21-23
    1.6.5 反应机理的判断  23-24
    1.6.6 热分析动力学处理方法  24
    1.6.7 热分析动力学展望  24-25
  1.7 课题方案选择与主要研究目的  25-27
2 草酸铌的表征及热分解过程研究  27-43
  2.1 前言  27
  2.2 实验部分  27-30
    2.2.1 原料及试剂  27
    2.2.2 实验仪器  27-28
    2.2.3 草酸铌的合成  28-29
    2.2.4 草酸铌表征方法  29-30
  2.3 结果与讨论  30-42
    2.3.1 元素分析  30-31
    2.3.2 X 射线衍射分析  31-32
    2.3.3 红外光谱分析  32-33
    2.3.4 热重分析  33-37
    2.3.5 草酸铌在不同温度下焙烧产物分析  37-42
  2.4 本章小结  42-43
3 草酸铌的热分解动力学研究  43-69
  3.1 前言  43-44
  3.2 不同升温速率的热重实验  44-45
  3.3 活化能E_a 的求取  45-59
    3.3.1 FWO 法和KAS 法求取活化能  45-50
    3.3.2 迭代法求取活化能  50-53
    3.3.3 Friedman（FR）法求取活化能  53-54
    3.3.4 等转化率法（无模型法）分析  54-59
  3.4 机理的计算  59-68
  3.5 动力学参数lnA 的确定  68
  3.6 本章小结  68-69
4 结论与展望  69-71
  4.1 主要结论  69-70
  4.2 后继工作展望  70-71
符号说明  71-72
参考文献  72-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表的学术论文目录  80

草酸铌的合成、表征及其热分解动力学研究

内容摘要

全文目录

相似论文