專(zhuān)利名稱(chēng)：一種研究雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的研究，特別涉及一種將已知 的塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓作為參考標(biāo)準(zhǔn)，尋求雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生 成焓的關(guān)系，從而獲得雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的方法。
背景技術(shù)：
納米材料的熵、焓、吉布斯自由能等規(guī)定熱力學(xué)函數(shù)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用 價(jià)值，而且是尺度和形貌的函數(shù)。如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取納米材料的規(guī)定熱力學(xué)函數(shù)值，探索納 米熱力學(xué)函數(shù)的尺度、取向(形貌)關(guān)系和演變規(guī)律，建立不同尺寸、不同取向(形貌)納 米材料的基礎(chǔ)熱力學(xué)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，是“納米材料熱力學(xué)”研究的重要課題。當(dāng)前對(duì)納米材料熱 力學(xué)性質(zhì)的研究十分欠缺，尤其是對(duì)納米材料的熵、焓、吉布斯自由能等規(guī)定熱力學(xué)函數(shù)值 的研究。岳丹婷等通過(guò)相同的方法測(cè)定了多種不同納米材料(如納米氧化鋅、納米鐵、納 米鋁)的低溫?zé)崛荩罁?jù)熱容與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系式，獲得了以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)四8. 15K為基準(zhǔn) 的納米材料的熵、焓、吉布斯自由能，其代表性文獻(xiàn)如[岳丹婷，譚志誠(chéng)，董麗娜，孫立賢，張 濤.物理化學(xué)學(xué)報(bào)2005，21 :446-449.]；來(lái)蔚鵬等結(jié)合理論模型，用量子化學(xué)的方法獲得 了不同粒徑納米金剛石的各種標(biāo)準(zhǔn)焓和標(biāo)準(zhǔn)熵[來(lái)蔚鵬，薛永強(qiáng)，廉鵬，葛忠學(xué)，王伯周，張 志忠.物理化學(xué)學(xué)報(bào)2007，23 :508-512.]；袁愛(ài)群等利用微量熱儀，通過(guò)納米反應(yīng)體系的 反應(yīng)熱獲得了固相反應(yīng)制備的多種納米磷酸鹽化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓數(shù)據(jù)，其代表性 文獻(xiàn)如[a)Yuan AQ, Liao S, Tong ZF, Wu J, Huang ZY. Mater. Lett. 2006,60 :2110-2114. b) Yuan AQ, Wu J, Bai LJ, Huang ZY, Wu K, Liao S, Tong ZF. Mater. Res. Bull. 2008,43 1339-1345. c)Yuan AQ, Wu J, Bai LJ, Ma SM, Huang ZY, Tong ZF.J. Chem. Eng. Data 2008， 53 :1066-1070.]。以上這些方法存在的問(wèn)題是通過(guò)測(cè)定低溫?zé)崛莴@取的納米材料的熵、焓、吉布斯 自由能以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)四8. 15K為基準(zhǔn)而不是以O(shè)K為基準(zhǔn)，因此從實(shí)質(zhì)上并沒(méi)有解決納米材料 的規(guī)定熱力學(xué)函數(shù)值；理論模型的建立與應(yīng)用只適合滿(mǎn)足特定條件的納米材料，因此適用 范圍狹??；通過(guò)納米反應(yīng)體系的反應(yīng)熱獲得納米材料的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，必須已知除納米 材料以外的各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，對(duì)液相反應(yīng)也不適用。目前，將已知的塊體材料標(biāo)準(zhǔn) 摩爾生成焓作為參考標(biāo)準(zhǔn)，尋求納米材料與對(duì)應(yīng)塊體材料標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲 得納米材料標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的思想及具體方法還未曾報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有方法存在的缺陷及不足而提供的一種獲取納 米材料標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的新思想及新方法，該新思想通過(guò)具體的新方法得到了驗(yàn)證，支撐 了該新思想。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種研究雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的新思想與新方法，其特征在于新思想是將已知的塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓作為 參考標(biāo)準(zhǔn)，尋求雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲得雙節(jié)棍狀納 米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。新方法是基于該新思想具體建立起來(lái)的，具體為在相同條件下雙 節(jié)棍狀納米SiO及塊體ZnO分別發(fā)生相同的化學(xué)反應(yīng)，依據(jù)熱力學(xué)勢(shì)函數(shù)法，獲得雙節(jié)棍狀 納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，最終得到雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 的新方法。該新方法的可行性論證了該新思想的正確性。具體步驟如下1)、在四8. 15K及ρ0下，將雙節(jié)棍狀納米ZnO及塊體ZnO分別與過(guò)量的同濃度的 鹽酸反應(yīng)，利用微量熱儀分別測(cè)定氧化鋅納米反應(yīng)體系及塊體反應(yīng)體系的反應(yīng)焓變；2)、反應(yīng)完全后，利用電感耦合等離子體(簡(jiǎn)稱(chēng)ICP)測(cè)定ZnO納米反應(yīng)體系及塊 體反應(yīng)體系中鋅離子的濃度，以確定兩種體系中氧化鋅反應(yīng)的量，求出兩種體系的摩爾反 應(yīng)焓變 Hem {nana) ArHem {bulk)；3)、根據(jù)熱力學(xué)勢(shì)函數(shù)法，建立ZnO納米反應(yīng)體系及塊體反應(yīng)體系的聯(lián)系，獲得雙 節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系為AfH0mj (ZnO, bulk) - AfHemj (ZnO, nano) = ArHem (nano) - ArHem {bulk)；4)、通過(guò)已知的塊體ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，結(jié)合步驟3中雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊 體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，得到雙節(jié)棍狀納米ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、本發(fā)明中新思想是建立在塊體材料的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的基礎(chǔ)上，因?yàn)閴K體材料 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓可以通過(guò)查手冊(cè)獲得。2、本發(fā)明中新思想是以尋求雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān) 系為主線。3、本發(fā)明中的新方法巧妙地將雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓聯(lián) 系起來(lái)了。4、本發(fā)明中的新方法具有廣泛的適用性，操作簡(jiǎn)單、獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快捷。


圖1為本發(fā)明實(shí)施聯(lián)系雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的熱力學(xué) 勢(shì)函數(shù)法的原理示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中與鹽酸反應(yīng)的雙節(jié)棍狀納米SiO的SEM圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)施例的描述僅為便于理解本發(fā) 明，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)的限制。實(shí)施例11.在四8. 1 及ρ0下，將一定量的雙節(jié)棍狀納米ZnO與濃度為0. ^mol/L、體積 為1. 5mL的過(guò)量鹽酸置于微量熱儀中反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)焓變?yōu)?0. 80959J，將反應(yīng)液用IOmL的 比色管定容，用ICP測(cè)得鋅離子濃度為5. 5644mg/L,由此得出納米反應(yīng)體系的摩爾反應(yīng)焓 變?yōu)?951. 24kJ/mol ；2.在四8. 1 及ρ0下，將一定量的塊體SiO與濃度為0. 26mol/L、體積為1. 5mL的過(guò)量鹽酸置于微量熱儀中反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)焓變?yōu)?0. 21925J，將反應(yīng)液用IOmL的比色 管定容，用ICP測(cè)得鋅離子濃度為1.7070mg/L，由此得出塊體反應(yīng)體系的摩爾反應(yīng)焓變 為-839. 75kJ/mol ；3.根據(jù)熱力學(xué)勢(shì)函數(shù)法，建立ZnO納米反應(yīng)體系及塊體反應(yīng)體系的聯(lián)系，獲得雙 節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系為AjH^a(ZnO,bulk)- AfH9m A(ZnO,nano) = ArHem{nano)~ ArHem{bulk)2 9 8. 1 5 K及ρ 0下塊體Z η 0的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 K，A (ZnO, bulk) = -348.28以/ ο/，最終可得雙節(jié)棍狀納米加0的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 NfHem 人ZnO,醒ο) 二-236.7W/腳/。
權(quán)利要求
1.將已知的塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓作為參考標(biāo)準(zhǔn)，尋求雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊體 ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲得雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的方法。
2.基于權(quán)利要求1，利用雙節(jié)棍狀納米ZnO和塊體ZnO在相同條件下發(fā)生相同的化學(xué) 反應(yīng)，利用熱力學(xué)勢(shì)函數(shù)法尋求雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而 獲得雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的方法。
全文摘要
本發(fā)明首次提出了將已知的塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓作為參考標(biāo)準(zhǔn)，尋求雙節(jié)棍狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲得雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的新思想?；谶@一新思想，進(jìn)一步提供了在相同條件下雙節(jié)棍狀納米ZnO和塊體ZnO分別發(fā)生相同的化學(xué)反應(yīng)，從而獲得雙節(jié)棍狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的新方法。本發(fā)明利用高精度、高靈敏度的微量熱儀，依據(jù)熱力學(xué)勢(shì)函數(shù)法，獲得了298.15K及pθ下雙節(jié)棍狀納米ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為-236.79kJ/mol。
文檔編號(hào)G01N25/48GK102121912SQ20101059912
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者范高超, 譚學(xué)才, 陳潔, 黃在銀 申請(qǐng)人:廣西民族大學(xué)