粒度对纳米硫酸钡溶解热力学性质的影响

【作者】 王珊珊； 崔子祥； 薛永强；

【机构】 太原理工大学,应用化学系；

【摘要】 由于纳米粒子的小尺寸效应,表面的边界效应,使纳米粒子具有不同于体相的物理和化学性质。与普通材料在溶剂中的溶解相比,纳米粒子溶解的热力学与相应块状物质有很大不同。经典的物理化学理论未考虑物质的表面效应,因而不能解决纳米颗粒溶解的热力学问题;目前关于纳米体系溶解的研究很少,而且有关其热力学的理论研究还未见报道。本文在理论上,将表面变量引入到纳米体系的吉布斯函数中,推导出纳米粒子的溶解平衡常数和溶解热力学函数分别与其粒径的热力学关系式;在实验上,以纳米硫酸钡溶解为体系,测定了不同温度下不同粒径的纳米硫酸钡在水中的溶解度,进而得到了不同粒径纳米硫酸钡的溶解平衡常数、溶解热力学性质,考察了粒径对纳米粒子溶解的热力学性质的影响规律,其实验结果与上述纳米溶解热力学理论一致。研究结果表明:纳米粒子的粒度对其溶解热力学有显著的影响;随着纳米粒度的减小,溶解的标准平衡常数K增大,标准溶解吉布斯自由能△rGm、标准溶解焓△rHm和标准溶解熵△rSm均减小;并且溶解平衡常数的对数、标准溶解吉布斯自由能、标准溶解焓以及标准溶解熵分别与其粒径的倒数呈线性关系。本文建立的粒度对溶解热力学性质影响的理论研究丰富和发展了溶解热力学理论,并且可以预测和解释纳米颗粒的溶解行为。更多还原