固相合成Co3O4纳米晶及晶化动力学研究

以Co(NO3)2·6H2O和NH4HCO3为原料,利用固相反应合成无定形前驱体,再经焙烧合成Co3O4纳米晶.用X射线衍射(XRD)分析了不同焙烧温度对合成Co3O4晶粒尺寸的影响.研究结果表明按Scherrer公式估算合成Co3O4纳米晶的晶粒尺寸在10～40nm,焙烧温度越高,晶粒尺寸越大;根据前驱体不同升温速率下的差热(DTA)曲线,用Kissinger和Ozawa法计算合成Co3O4纳米晶的活化能分别为132.77kJ/mol和141.17kJ/mol,差别不大;根据晶粒生长动力学理论计算Co3O4晶粒长大的活化能为15.44kJ/mol,表明热处理过程Co3O4纳米晶粒的长大主要以界面扩散为主.     

湿化学法合成LiNiVO4纳米粉体及其电化学性能

以NH4VO3，LiCl2和NiCl2等为原料，以氨水为pH调节剂，采用超声凝胶方法制备了LiNiVO4纳米晶。并采用XRD，TEM，IR，DTA和TG等分析手段对产物进行了表征，通过差热分析对其合成活化能进行了研究。发现在超声功率为300W时，于500℃下保温1h，可以合成10nm左右的LiNiV04微晶颗粒，其合成活化能为47．7kJ／mol。电化学性能测试结果表明，在0．2mA／cm。充放电流密度和3．0V～4.8V电压范围内，首次充电容量为103mAh／g，放电容量为75mAh／g，循环次数达4次后，放电容量还有62mAh／g，明显优于目前所报道的同类材料。     

纳米ZrO2-8％Y2O3粉末的相转变及晶粒生长动力学

采用共沉淀法制备纳米ZrO2-8％Y2O3(质量分数)粉末,然后将其在大气中于1 100～1 300℃范围内高温煅烧处理2～32 h.利用XRD、SEM、TEM等方法研究纳米ZrO2-8％Y2O3粉末高温煅烧前后的相成分、形貌和晶粒粒径变化,并分析纳米ZrO2-8％Y2O3粉末的晶粒生长动力学及生长机制.结果表明:纳米ZrO2-8％Y2O3经高温煅烧后,单斜相和四方相含量随温度的升高和时间的延长而减少,立方相含量随温度的升高和时间的延长而增加;随温度的升高和时间的延长晶粒粒径逐渐增大;在1 250℃等温煅烧时,其晶粒生长指数为6,晶粒生长速率常数为7.626×1011 nm3/min:等温锻烧温度低于1 200℃时,晶粒生长活化能为64.35 kJ/mol,晶粒生长表现为以表面扩散为主的聚合生长;等温锻烧温度高于1 200℃时,晶粒生长活化能为1 16.40 kJ/mol,晶粒生长表现为以晶格扩散为主的聚合生长;另外,还可见晶粒旋转驱动的聚合生长机制;低的晶粒生长激活能归因于大量氧空位的引入和晶粒旋转驱动的聚合生长机制.     

沉淀法合成纳米CeO2的晶粒生长动力学

以Ce(NO3)3·6HzO为铈源,(NH4)2CO3·H2O为沉淀剂,并加入一定量表面活性剂PEG4000,采用液相沉淀法制备前驱体Ce2(CO3)3·H2O,前驱体经热处理合成纳米CeO2.根据XRD线宽法研究了纳米CeO2热处理过程的晶粒生长动力学,结果表明随焙烧温度升高,CeO2晶粒尺寸显著增大;300℃下焙烧时间对CeO2晶粒尺寸影响不明显,700℃下CeO2晶粒随焙烧时间延长而长大,且焙烧初期粒径增长较快,超过180 min后增长速率变慢;700℃时CeO2晶粒生长指数为5,即符合5次方动力学方程,晶粒生长速率常数为1.986 5×104 nm5/min;由于纳米尺寸效应,使得CeO2晶粒生长活化能在低温区和高温区不同,低于400℃时为25.64 kJ/mol,高于400℃时为87.64 kJ/mol;认为热处理过程CeO2的晶粒生长为扩散生长机制.     

Mg-5Al-10.3Ti纳米复合材料的力学性能及微观组织

通过机械化学研磨法将Mg、Al、Ti粉末混以聚乙烯乙二醇进行研磨，合成了Mg-5Al-10．3Ti纳米复合材料。与常规粉末冶金法相比，该法合成的材料的力学性能呈现出反常的应变软化现象。透射电子显微镜分析表明，合金中镁晶粒尺寸大多为20～30nm，个别晶粒的尺寸约为90nm；此外，观察到许多直径约3～7nm的纳米管。     

Fe86Zr5Nb6B3非晶合金超高压烧结

借助XRD，DSC，TEM等分析手段，研究了Fe86Zr5Nb6B3快淬带球磨粉末的热稳定性以及高压烧结条件对块体合金的相组成和晶粒尺寸的影响。结果表明：（1）球磨快淬粉末仍为非晶态，其晶化温度约510℃，该晶化过程的表观激活能庐219．5kJ／mol：（2）在5．5GPa，3min烧结条件下，当Pw=1150W后，获得了相对密度为99．1％，单相α-Fe纳米晶（20．6rim）块体合金：（3）在5．5GPa，1150W烧结条件下，当t延长至25min后，α-Fe相纳米晶粒尺寸长大到28.7nm；（4）在5．5GPa，1150W，5min烧结条件下，纳米晶块体合金的饱和磁感应强度Bs=1．26T，矫顽力Hc=4．27kA．m^-1。     

纳米碳化钨粉的制备及其热稳定性研究

采用固定床化学气相法存800℃碳化纳米α-W粉体制备成功晶粒尺寸为15nm左右的纳米WC粉体。用XRD分析测量了不同退火温度下纳米WC的晶粒尺寸。结果表明，随着退火温度升高，纳米WC粉体的晶粒尺寸随之增大，从原始晶粒尺寸15nm长大到1500℃时的47nm。同时在不同升温速率下测量纳米WC粉体的DSC曲线，并由Kissinger方程求得其晶粒长大激活能为3．494eV。     

纳米WC/Co经激光烧结后的晶粒再细化

采用激光烧结技术对纳米WC／Co,粉末进行了非平衡烧结的韧步研究,通过X射线衍射分析和透射电镜显微分析(TEM）,发现激光烧结不仅能够保持纳米WC／Co为纳米晶结构．还可望使纳米WC晶粒进一步细化。如原纳米尺寸平均为150nm的WC／Co,经一定功率密度的激光烧结后(激光功率为1000-1600W,扫描速度为2-2.5m/min),其晶粒平均尺寸变为30～45nm。     

纳米Fe-10Cr涂层电化学腐蚀行为影响研究Ⅰ.钝化性能

利用磁控溅射技术制备出了晶粒尺寸为20nm-30nm的Fe—10Cr合金涂层．通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱图（EIS）和Mott—Schottky分析等电化学测试手段，探讨了Fe—10Cr纳米涂层在0．05mol／LH2SO4＋0．25mol／LNa2SO4溶液中的钝化性能。发现纳米化使材料的活性溶解增强；在钝化膜形成过程中Cr更容易富集，从而更容易钝化；纳米化后，材料表面钝化膜中的载流子密度下降，化学稳定性提高。     

纳米LaF3块体的制备及其热稳定性研究

采用水溶液沉淀法成功制备了晶粒尺寸约为16．7nm的纳米LaF3粉体。采用真空（10^-4Pa）压结法（1GPa）制成纳米LaF3块体。用XRD分析测试了不同退火温度下纳米LaF3块体的晶粒尺寸。结果表明，随着退火温度的升高，纳米LaF3块体的晶粒尺寸增大，从原始晶粒尺寸16．7nm长大到900℃时的92．6nm。同时在不同升温速率下测量纳米LaF3块体的DSC曲线，并由Kissinger方程求得其晶粒长大激活能为2．01eV。     

微波加热碳热还原铁酸锌的动力学及热力学

研究550-950°C下微波加热配碳还原焙烧分解铁酸锌生成ZnO和Fe3O4/FeO的工艺及机理。利用HSC热力学软件对铁酸锌分解的热力学温度进行计算,并利用碳气化控制、化学控制及扩散控制模型研究样品中铁酸锌分解的动力学行为。分析微波功率、反应温度、配碳比和时间对铁酸锌分解率的影响。结果表明：在微波加热温度750°C,C/ZnFe2O4质量比为1：3,粒径74~89μm,微波功率1.2 kW的条件下,被还原的铁酸锌样品经过浸出后,Zn的回收率可以高达97.93%。通过采用不同的动力学模型对分解动力学进行测试。结果表明：碳气化控制机制是良好的机制。碳气化反应的活化能为38.21 kJ/mol。     

粉末熔化处理工艺中Y2BaCuO5相形成机制

研究粉末熔化处理工艺的前驱粉末在不同热处理制度下淬火形成的Y_2BaCuO_5粒子形貌,并与熔融织构生长工艺和熔化粉末熔化生长工艺中的Y_2BaCuO_5粒子进行比较,揭示粉末熔化处理工艺中等轴状Y_2BaCuO_5粒子的形成机制.结果表明,粉末熔化处理工艺中Y_2BaCuO_5粒子形成等轴状的原因是其前驱粉末的组成有利于减少在包晶反应过程中形成过量的液相,抑制了Y_2BaCuO_5粒子的择优生长.     

Ti-Al_2O_3金属陶瓷热爆合成的动力学

研究了不同动力学工艺参数对热爆合成Ti Al2 O3金属陶瓷过程和热爆产物显微结构的影响。结果表明 :升温速率越快 ,起爆温度越低 ,热爆产物显微形貌中晶粒生长得越不均匀 ;预热温度越高 ,热爆产物显微形貌中晶粒越小 ;原料粒度越小 ,起爆温度越低 ,热爆产物显微形貌中晶粒越小 ;并计算出该体系的表观活化能E为 585.6kJ/mol。     

超声场下银胶体的制备

在超声场作用下，以聚乙烯毗咯烷酮为保护剂，硝酸银为前驱物，经硼氢化钾还原制备了稳定的银胶体。研究了保护剂和还原剂用量、超声时间和超声功率等因素对银胶体稳定性的影响，利用透射电镜、选区电子衍射和分光光度等技术对制备的银胶体进行了表征。结果表明：银纳米粒子为面心立方（fcc）结构；PVP与AgNO3质量比为1：1时，PVP可有效保护银粒子，获得了球形颗粒：AgNO3与KBH4摩尔比为1：2时，可制得分散较好的直径约为20nm的类球形银纳米颗粒；在超声场作用下，银胶体的分散性和稳定性增强。随着超声功率的增大，银纳米粒子直径变小，粒径分布变窄。超声50min制得的银胶体主要以球形纳米颗粒形式存在，粒径在10nm-20nm范围内，稳定性好。     

Dechromization and dealumination kinetics in process of Na2CO3-roasting pretreatment of laterite ores

A novel process was proposed for the activation pretreatment of limonitic laterite ores by Na₂CO₃ roasting. Dechromization and dealumination kinetics of the laterite ores and the effect of particle size, Na₂CO₃-ore mass ratio, and roasting temperature on Cr and Al extraction were studied. Experimental results indicate that the extraction rates of Cr and Al are up to 99% and 82%, respectively, under the optimal particle size of 44–74 μm, Na₂CO₃-to-ore mass ratio of 0.6:1, and temperature of 1000 °C. Dechromization within the range of 600–800 °C is controlled by the diffusion through the product layer with an apparent activation energy of 3.9 kJ/mol, and that it is controlled by the chemical reaction at the surface within the range of 900–1100 °C with an apparent activation energy of 54.3 kJ/mol. Besides, the Avrami diffusion controlled model with on apparent activation energy of 16.4 kJ/mol is most applicable for dealumination. Furthermore, 96.8% Ni and 95.6% Co could be extracted from the alkali-roasting residues in the subsequent pressure acid leaching process.     

Effect of mechanical activation on dissolution kinetics of neutral leach residue of zinc calcine in sulphuric acid

Neutral leach residue of zinc calcine (NLRZC) was mechanically activated by a stirring ball mill. Subsequently, the changes in physicochemical properties and dissolution kinetics in sulphuric acid were studied. The crystalline structure, morphology, particle size and specific surface area of the non-activated and mechanically activated NLRZC were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, particle size analyzer and volumetric adsorption analyzer, respectively. The characterization results indicate that mechanical activation (MA) induced remarkable changes in the physicochemical properties of NLRZC. The leaching experiments show that MA significantly enhances the leaching reactivity of NLRZC using the zinc extraction as evaluating index. After NLRZC is mechanically activated for 30 min and 60 min, the activation energy decreases from 56.6 kJ/mol of non-activated NLRZC to 36.1 kJ/mol and 29.9 kJ/mol, respectively. The reaction orders of the non-activated, 30 and 60 min activated NLRZC dissolution with respect to H₂SO₄ concentration were found to be 0.34, 0.30, and 0.29, respectively.     

The effect of particle size on the densification kinetics of tungsten powder during spark plasma sintering

The influence of particle size on the densification kinetics of tungsten powder during spark plasma sintering was investigated. The densification rate of tungsten powder in the intermediate sintering stage decrease with increasing particle size, resulting in a delay in the sintering stages of coarse powder. The isothermal densification kinetic behaviors of tungsten powder show that the densification of tungsten powder can be divided into two kinetic stages: a low-stress exponent segment (n = 1.5) and a high-stress exponent segment (n = 3 or 4). With increasing of particle size, n increases from 3 to 4, and the activation energy decreases from 304 to 254 kJ/mol for the high-stress exponent segment. This is because the densification mechanism has a tendency to change from diffusion creep to dislocation creep or dislocation glide as the particle size increases. The evolution of the activation energy exactly matches the transformation of the deformation mechanism, indicating that the densification activation energy does not reflect a barrier to densification, but rather a barrier to deformation with different deformation mechanisms.     

Kinetics of oxidation roasting of molybdenite with different particle sizes

The kinetics of oxidation roasting of molybdenum concentrate was studied by differential thermal? gravimetric experiments and non-isothermal analysis methods. The results show that high temperature is beneficial for oxidation of molybdenum concentrate. The initial oxidation temperature of the molybdenum concentrate is 450 °C, and the rapid oxidation occurs above 500 °C. The oxidation process conforms to the unreacted shrinking nucleus model. The early stage of the oxidation is controlled by chemical reaction with the apparent activation energy of 123.180 kJ/mol, while the later stage is controlled by internal diffusion with the apparent activation energy of 80.175 kJ/mol. Moreover, the oxidation rate is closely related to particle size of the concentrate. The smaller the particle size is, the larger the oxidation rate is.     

机械活化对铟铁酸锌溶解动力学及物化性质的影响

以人工合成的高纯度铟铁酸锌为研究对象,采用搅拌球磨对其进行机械活化。以锌的浸出率为评价指标,研究不同活化试样在硫酸溶液中的浸出特性和溶解动力学,并利用X射线衍射仪、扫描电镜、激光粒度分析仪和比表面积分析仪分别考察机械活化对铟铁酸锌晶体结构、颗粒形貌、粒度和比表面积的影响。结果表明:机械活化使铟铁酸锌的物化性质发生明显改变,并由此提高了铟铁酸锌的反应活性。经机械活化30和60 min后,铟铁酸锌与硫酸反应的表观活化能由未活化时的76.4 kJ/mol分别降至58.6和51.8 kJ/mol,表观反应级数也由原来的0.79分别降至0.62和0.59。未活化铟铁酸锌的酸溶过程受化学反应控制,活化后则为混合控制。     

合成异极矿元素硫水热硫化动力学(英文)

研究了元素硫水热硫化合成异极矿的动力学研究,考察了搅拌转速(100～600r/min)、温度(120～220℃)、硫磺用量(摩尔比为0.6～1.6)和矿物粒度(48～246μm)对异极矿转化率的影响。结果表明:随着转化温度的升高和矿物粒度的减小,异极矿的转化率不断增大。当搅拌转速大于400r/min,硫磺理论摩尔比大于1时,其对异极矿的转化率影响不明显。异极矿元素硫水热硫化转化反应初期受化学反应控制,该过程的表观活化能为50.23kJ/mol,后期逐步转变为受固体产物层的扩散控制,其表观活化能为11.12kJ/mol。