專利名稱：一種研究短棒狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短棒狀納米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)，尋求短棒狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲得短棒狀納米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)用價值，而且是尺度和形貌的函數(shù)。如何通過實(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)前對納米材料熱力學(xué)性質(zhì)的研究十分欠缺，尤其是對納米材料的熵、焓、吉布斯自由能等規(guī)定熱力學(xué)函數(shù)值的研究。岳丹婷等通過相同的方法測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)298. 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，董麗娜，孫立賢，張濤.物理化學(xué)學(xué)報2005，21:446-449.]；來蔚鵬等結(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2007，23:508-512.]；袁愛群等利用微量熱儀，通過納米反應(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 Z F, 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題是通過測定低溫?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)298. 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)用只適合滿足特定條件的納米材料，因此適用范圍狹?。煌ㄟ^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)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種研究短棒狀納米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)，尋求短棒狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲得短棒狀納米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的，具體為在相同條件下短棒狀納米ZnO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)勢函數(shù)法，獲得短棒狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，最終得到短棒狀納米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298. 15K及ρ0下，將短棒狀納米ZnO及塊體ZnO分別與過量的同濃度的鹽酸反應(yīng)，利用微量熱儀分別測定氧化鋅納米反應(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(簡稱ICP)測定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ArHeJpulk)；3)、根據(jù)熱力學(xué)勢函數(shù)法，建立ZnO納米反應(yīng)體系及塊體反應(yīng)體系的聯(lián)系，獲得短棒狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系為AfH0m yi (ZnO, bulk) - AfH0mj (ZnO, nano) = ArHem [nano) — ArH6m (bulk)；4)、通過已知的塊體ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，結(jié)合步驟3中短棒狀納米ZnO與塊體 ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，得到短棒狀納米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查手冊獲得。2、本發(fā)明中新思想是以尋求短棒狀納米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短棒狀納米ZnO與塊體ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓聯(lián)系起來了。4、本發(fā)明中的新方法具有廣泛的適用性，操作簡單、獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快捷。


圖1為本發(fā)明實(shí)施聯(lián)系短棒狀納米ZnO與塊體ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的熱力學(xué)勢函數(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)的短棒狀納米ZnO的SEM圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，實(shí)施例的描述僅為便于理解本發(fā)明，而非對本發(fā)明保護(hù)的限制。實(shí)施例11.在298. 15K及ρ0下，將一定量的短棒狀納米ZnO與濃度為0. 26mol/L、體積為 1. 5mL的過量鹽酸置于微量熱儀中反應(yīng)，測得反應(yīng)焓變?yōu)?0. 51353J，將反應(yīng)液用IOmL的比色管定容，用ICP測得鋅離子濃度為3. 0225mg/L,由此得出納米反應(yīng)體系的摩爾反應(yīng)焓變?yōu)?1100. 82kJ/mol ；2.在298. 15K及p0下，將一定量的塊體ZnO與濃度為0. 26mol/L、體積為1. 5mL的過量鹽酸置于微量熱儀中反應(yīng)，測得反應(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?yōu)?839. 75kJ/mol ；3.根據(jù)熱力學(xué)勢函數(shù)法，建立ZnO納米反應(yīng)體系及塊體反應(yīng)體系的聯(lián)系，獲得短棒狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系為Aj H^a (ZnO, bulk) - AjH^a (ZnO, nano) = hrHem [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 ^fHemj (ZnO, bulk) = -348.28 ^Z/ mo/，最終可得短棒狀納米ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 AfHem Α(ΖηΟ, η Υ ο) = ~% 2\kJImol。
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)，尋求短棒狀納米ZnO與塊體ZnO 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲得短棒狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的方法。
2.基于權(quán)利要求1，利用短棒狀納米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)勢函數(shù)法尋求短棒狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲得短棒狀納米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)，尋求短棒狀納米ZnO與塊體ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的關(guān)系，從而獲得短棒狀納米ZnO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的新思想。基于這一新思想，進(jìn)一步提供了在相同條件下短棒狀納米ZnO和塊體ZnO分別發(fā)生相同的化學(xué)反應(yīng)，從而獲得短棒狀納米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)勢函數(shù)法，獲得了298.15K及pθ下短棒狀納米ZnO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為-87.21kJ/mol。
文檔編號G01N27/62GK102169099SQ20101059911
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者王騰輝, 范高超, 陳潔, 馬玉潔, 黃在銀 申請人:廣西民族大學(xué)