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《南昌大学》 2010年
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熔盐法制备氧化镁的反应机理及其动力学研究

肖国光  
【摘要】:熔盐合成法是近代发展起来的一种材料合成方法,采用一种或几种熔点较低的盐类作为反应的介质,利用在熔融盐中,合成的反应物具有一定的溶解度这一特征,使反应物在熔融盐的液相中实现原子尺度的充分混合,使合成反应在较短的时间内和在较低的温度下完成。熔盐法具有工艺简单、合成温度低、保温时间短、合成的粉体化学成分均匀、晶体形貌好、物相纯度高等优点。 本实验以氯化锂(LiCl)、硝酸钾(KNO3)和硝酸钠(NaN03)等盐类为反应介质,无水氯化镁(MgC12)、六水氯化镁(MgC12·6H2O)和碳酸钙(CaC03)为反应原料,采用熔盐合成法制备了氧化镁粉体。借助扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、热重-差示扫描综合热分析仪(TG-DSC)等手段对反应过程及产物进行了分析和表征。研究结果表明:反应温度为430℃时反应生成物中有MgO相生成,随着热处理温度的升高,MgO的生成量增多,结晶程度有所完善,650℃热处理后产物主要由MgO晶体组成;熔盐介质反应过程中,Mg2+离子与Ca2+离子发生置换反应,生成白云石和碳酸镁等中间产物,白云石最终转变为碳酸镁,碳酸镁分解得到氧化镁。通过EDTA络合滴定法测定产物中的钙镁离子的量,依据固液相反应动力学原理计算得到化学反应速度控制过程Kc=3.30×102exp(-1.49×104/8.314T)和扩散速度控制过程Kd=8.93×102exp(-7.06×104/8.314T)。反应前期,置换反应受化学反应速度控制,反应中后期,当形成一定厚度的产物层后,反应过程受扩散速度控制,过渡阶段由化学反应速度和扩散速度混合因素控制。利用差热分析法研究了碳酸镁的分解反应动力学,得出碳酸镁分解的平均反应活化能Ea=221.23KJ/mol,局于天然菱镁矿分解的活化能,生成氧化镁的转化率较其他制备方法要高。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O614.22

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