机械力化学原理和其应用.pptVIP

机械力化学的原理 及其应?用;?第一部分 机械力化学的原?理;一、机械化学概?况;机械?化学效应的发现可以追溯到189?3年，Lea在研磨HgCl2时?，观察到少量Cl2逸出，说明H?gCl2有部分分解。到20世纪?20年代，德国学者Ostwal?d根据化学学科中化学能量来源的?不同对化学学科进行了分类，首次?提出了机械力诱发化学反应的机械?化学的分支，并对机械能和化学能?之间的联系进行了理论分析，但当?时只是从化学分类的角度提出了这?一新概念，而对机械化学的基本原?理尚不十分清楚。子1951年起?奥地利学者Peters与其助手?Paoff做了大量关于机械力诱?发化学反应的研究工作，于196?2年在第一届欧洲粉体会议上发表?了题为“机械力化学反应”的论文?。指出在研磨过程中各种固态反应?都能观察到。自Peters论文?发表以来，机械化学的研究取得了?很大的进展，前苏联和日本等国家?都相继发表了有关机械化学的论著?。;二、机械力化学的特?征;三、机械化学的过?程;机械力作用;研磨过?程大体上可分为三个阶段： 首先?是受力作用，颗粒受击而破裂、细?化、物料比表面积增大，相应地，?晶体结晶程度衰退，晶体结构中晶?格产生缺陷并引起晶格位移，系统?温度上高。这个阶段的自由能增大?。;第二阶段，也称聚集（a?ggregation）阶段，此?时比表面积与粉磨时间呈指数关系?。原因是体系中已存在粒子间作用?。虽然分散度还一直明显增大，但?新增加的表面积并不正比于输入的?功。本阶段颗粒的比表面积和自由?能都发生变化，因为随粒径变小，?在范德华力作用下，颗粒发生团聚?。;四、机械化学的效?应;颗粒粒径和比表面积?的变化 物质在受到机械力的研磨?作用下，最初表现出的外观变化是?颗粒细化，即颗粒粒径变小，相应?的比表面积增大。但是颗粒粒径虽?随时间的增加而不断的减小，然而?比表面积却会在一定时间后又下降?。;密度变化 ?机械力化学还会引发固体物质密度?的变化。固体物质经过机械力粉碎?后，表观密度的变化主要是由颗粒?粒径大小级配不一造成的；而真密?度的变化则是由于固体物质的晶体?结??变化或是发生了化学反应所造?成的。 经机械力粉磨作用后，物?质密度的变化也因物质的不同而异?。;晶体结构变化 机械力化?学还导致晶体结构的整体变化，这?种变化主要发生在具有层状结构的?矿物质中。可发生如晶格无序化、?脱羟基反应、表面性质改变等现象?。;同质异构形物质的变化 机械?力化学促进物质发生同质异构变化?。如粉碎ZrO2单斜晶形转变为?四方晶系；粉磨CaCO3，由六?方晶系方解石转变为无定形碳酸钙?，在有水分存在下，转变为斜方晶?系文石；粉碎Fe2O3由γ- ?Fe2O3（四方晶系）转化为α?-Fe2O3（斜方晶系）。在行?星磨内粉磨二水石膏和滑石的混合?物，2h后二水石膏转变为半水石?膏。表1-1为几种物料在机械力?作用下发生的晶型转变及性质变化?。;固相反应 固相间的机?械力化学反应，一般在原子、分子?水平的相互扩散及其不可逆过程平?衡时达成的。然而，固相间的扩散?、位移密度、晶格缺陷分布能都依?赖于机械活性。通常其速度非常慢?。因此，机械力化学反应很难发生?。固体内的扩散速率受位错数量和?流动作控制。晶格变形可增加位错?数量。塑性变形和位错流动有着密?切关系。因此，在机械租用下可以?直接增加自发的导向扩散速率。另?一方面，压缩、互磨、摩擦、磨损?等都能促进反应物的聚集，缩短反?应物间的距离并把反应产物从固相?表面移开。因此，在室温下，机械?力化学诱发固体间的反应是可能的?。;降低烧成温度 Mitsuru? Nikaido 等研究了振动?磨、干粉磨高岭土和氢氧化铝的混?合物对莫来石烧结体及其机械性能?、热性能的影响，发现当干粉磨1?92h时，混合物的晶体结构由结?晶状态转变为无定形状态，莫来石?相得形成温度由1973K下降为?1573K。粉磨192h，少成?为都尉1973K，形成的莫来石?密度达3.09×103㎏/m3?，为理论密度的97.5%。抗弯?强度达260MPa。热膨胀系数?为4.6×10-6～4.8×1?0-6K-1,接近高纯莫来石陶?瓷的热性能。 机械力化学降低烧?结温度的原因是多方面的，传统的?观点主要是减小粉体粒径，提高物?料的均匀性，然而近来的研究认为?晶体的有序性降低，提高了分体界?面活性，甚至局部在鸡西力化学的?诱导下发生化学反应也是很重要的?。;粉体物性?变化 机械力化学还引起粉体物性?的变化，如分散度、密度、吸附性?、导电性、催化特性、烧结性、溶?解性、强度等。 吸附性 ?粉碎合成斜纹石时，Cs离子吸附?特性发生变化。粉碎虽然并未能使?斜纹石的细孔结构发生破坏，但使?一部分细孔变形扩大，氢离子可自?由进入。 催化特性 用