粒度对纳米氧化镍化学反应平衡常数的影响

收 稿 日 期 ： ０１ ３ １ ２ ００ ２
基金项目： 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ７ ０ ２ ２７３９） 作 者 简 介 ： 仪 （９ ５ ）男 ， 许 １ ６ 一 ， 山西 太 原 人 ， 级 工 程 师 ， 要 从 事 高 分 子 化丁 及 纳米 材 料 的研 究 ， Ｔｅ） ３ １ ２ １ （ 高 主 （ １０ ５ —２ ８ （） ）１
和 平 衡 常 数 ， 算 结 果 表 明 ， 于 粒 度 对 化 学 反 应 热 计 关 力 学 性 质 和 平 衡 常 数 的 影 响 规 律 ， 以 上 热 力 学 理 与 论 研 究 结 果 是 基 本 一 致 的 。 从 上 可 知 ， 于 粒 度 对 热 力 学 性 质 和 化 学 平 衡 关 影 响 的 理 论 研 究 较 多 ， 实 验 研 究 却 很 少 。本 文 以 而 纳 米 氧 化 镍 与 硫 酸 氢 钠 溶 液 反 应 为 体 系 ， 究 不 同 研 反应 物粒度 对其 平衡 常数 的影 响规 律 。
化镍 ｘ射线 衍射 谱 图如 图 １ 所示 。
关 系式完 全相 同。２ ０ 年 ， 蔚 鹏等 利 用 量 子化 学 ０７ 来
的方 法 ， 究 了 纳 米 金 刚 石 氧 化 反 应 的 热 力 学 性 质 研
图 １ 不 同粒 径 的 纳 米 氧 化 镍 的 Ｘ射 线 衍 射 图
本 实 验 采 用 纳 米 氧 化 镍 与 硫 酸 氢 钠 溶 液 的 反 应
粒 度对 纳 米 氧 化 镍 化 学 反 应 平 衡 常 数 的 影 响
许 仪 薛 永 强 ，崔 子 祥 ， 肖鹏 ， 王
（ ．太 原 市 高新 技 术 创 业 服 务 中 心 ， １ 太原 ０ ０ ０ ； ．太 原 理 Ｔ 大 学 化 学 化 工 学 院 ， ３０６２ 太原 ０ ０ ２ ） ３ ０ ４
１９ ９ ７年 Ｘｕ ｅ等在 反 应 体 系 的吉 布 斯 函数 中引
入 了 界 面 面 积 变 量 ， 出 了 化 学 反 应 体 系 的 平 衡 常 导 数 与 分 散 相 粒 度 间 的 热 力 学 关 系 式 ， 现 平 衡 常 数 发 的 对 数 与 反 应 物 和 产 物 的 粒 径 比 的 倒 数 呈 线 性 关 系 ］ 。后 来 ， ｅ 等 还 做 了 初 步 的 实 验 研 究 。 Ｘｕ １９ —２ ０ ９ ９ ０ Ｏ年 Ｓ ｎｅ ａ ｆｌ 用 热 力 学 的 方 法 研 究 了 在 ｄ等 微 小 液 滴 和 微 小 气 泡 中 化 学 反 应 的 热 力 学 ， 论 了 讨 平衡 常数 对 曲率 、 面 张力 和化 学计量 的依 赖性 ； 表 讨 论 了 固体 颗 粒 的 表 面 应 力 、 面 能 和 毛 细 管 压 力 ， 表 导 出 了 纳 米 颗 粒 化 学 反 应 的 平 衡 常 数 与 其 粒 径 问 的 热 力 学 关 系 式 Ｌ ］ 这 一 关 系 式 与 上 面 Ｘ ｅ等 导 出 的 ７ 。 ｕ
般体 系 ， 比表 面很小 ， 其 界面功 对体 系性 质 和平衡 常
数 的 影 响 可 忽 略 不 计 。 但 对 于 纳 米 体 系 ， 面 功 对 界 其 热 力 学 性 质 和 平 衡 常 数 的 影 响 就 变 得 显 著 ， 时 这
界面 功 的影响 就不 能再 忽略 不计 了 。 早在 １８ ９ １年 ， ｄ ｒ ｎ ｏ等 人 就 认 为 物 质 的 粒 Ｌｉｏ ｅ ｋ
关 键 词 ： 米 氧 化 镍 ； 衡 常 数 ； 度 ； 力 学 纳 平 粒 热 中 图 分 类 号 ： ４２ ４ ０６ ． 文献 标识 码 ： Ａ
经 典 化 学 热 力 学 认 为 ， 学 反 应 的 平 衡 常 数 仅 化 与 温 度 有 关 。 这 是 因 为 经 典 化 学 热 力 学 研 究 变 量 “ 度 ” 起 温 的
作用口 ； 与其它 热力 学变 量共 同决 定体 系 的状 态 ； 它
并 且 他 们 提 出 通 过 改 变 反 应 物 的 分 散 性 可 以 改 变 化 学反 应摩 尔吉 布 斯 函数 和平 衡 常 数 的 观 点 。后 来 ， 许 多 研 究 者 也 不 断 发 现 粒 度 对 其 热 力 学 性 质 有 显 著
第 ４ １卷
第 ４期
太
原
理
工
大
学
学
报
Ｖ ｏ１４１ Ｎ Ｏ ４ ． ．
２１ Ｏ Ｏ年 ７月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＴＡＩ ＹＵＡＮ ＮＩ Ｕ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ０Ｆ ＴＥＣＨ ＮＯＩ ） ＧＹ （
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文 章 编 号 ： ０ ７ ９ ２（ １ ０ — ４３ ２０１ ０ ３ ０） ４ ０ ４５ ０４
影 响 。
１ 买 验
采 用 均 匀 沉淀 法 制备 不 同粒度 的纳 米 氧化 镍 ，
其 粒度 利用 ｘ射 线 衍 射 谱 图 的半 峰 宽 以谢 乐 公 式
计 算 。本 实 验 所 用 纳 米 氧 化 镍 的 平 均 粒 度 （ 径 ） 直 分 别 为 ：． ９ ５ ３ ，． ７ ８ ０ ，． ６ １ ． ６ １ ． ０ ４ ５ ， ． ９ ６ ９ ，． ７ ９ ０ ，０ ６ ， １ ５ ， １ ． ４ １ ． ６ ２ ． ４ｎ ４ ２ ，７ ７ ， ６ ５ ｍ。 以 上 不 同 粒 径 的 纳 米 氧
摘 要 ： 纳 米 氧 化 镍 与 硫 酸 氢 钠 溶 液 为 反 应 ４－ ， 究 了 纳 米 氧 化 镍 的 粒 度 对 其 化 学 反 应 平 以 ＃系 研 衡 常 数 的 影 响 规 律 ， 论 了 平 衡 常 数 与 粒 度 间 的 关 系 。 研 究 结 果 表 明 ： 度 对 纳 米 氧 化 镍 与 硫 酸 氢 讨 粒 钠溶 液反 应 的平衡 常数 有显 著 的影响 ， 着纳 米氧 化镍 粒 度 的减 ，， 学反 应 的平衡 常数 增 大 ； 随 Ｊ 化 、 并 且 其 平 衡 常 数 的 对 数 与 其 粒 径 的倒 数 呈 线 性 关 系 ； 验 结 果 与 热 力 学 理 论 分 析 结 果 一 致 。 实