Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
C. TRẠNG THÁI SIÊU TỚI HẠN (SUPERCRITICAL)

C. TRẠNG THÁI SIÊU TỚI HẠN (SUPERCRITICAL)

Tải bản đầy đủ - 0trang

Bảng 1: Trạng thái siêu tới hạn của một số dung môi



5/14/19



Báo cáo môn học



8



2. CƠ CHẾ VÀ THỰC NGHIỆM



 Nguyên tắc chung: Dùng dung môi ở trạng thái siêu tới hạn

(supercriticle) để tổng hợp nên những sản phẩm mới từ tiền

chất thô ban đầu.



 Tiến hành thuỷ nhiệt trong autoclave ở nhiệt độ cao và áp suất

cao (tại điểm tới hạn của dung môi) trong một khoảng thời

gian nhất định

 sản phẩm.



Hình 3: Sự phát triển mầm oxide trong điều kiện thường và điều kiện tới hạn



5/14/19



Báo cáo môn học



9



o

Giá trị ε gần 400 C và 250 bar nhận giá trị ε < 10 (nước ở trạng thái siêu tới hạn ứng với

nhiệt độ và áp suất trên có thể xem nước như một dung môi không phân cực)

 Quá trình kết tinh của các hạt nano tạo thành dễ dàng (trong cùng một dung dịch mà có

rất nhiều mầm kết tinh thì quá trình kết tinh phân tán hơn, từ đó kích thước hạt tinh thể sẽ

nhỏ hơn và đồng đều hơn). Còn trong điều kiện thường, sự tạo mầm diễn ra không liên tục,

phần tiền chất không tạo mầm kết tinh lại xung quanh những hạt mầm đã tạo, làm cho

mầm ngày càng lớn lên làm hệ sẽ khơng còn đồng đều về kích thước.



Hình 4: Giản đồ biểu diễn mối quan hệ của hằng số điện môi ε theo nhiệt độ và áp suất



5/14/19



Báo cáo môn học



10



Cụ thể là làm tăng khả năng hòa tan, các tính chất vật lý của nước tại hoặc gần điểm tới hạn có sự khác biệt đáng

3

kể so với nước thơng thường. Tại điểm tới hạn, nước trở nên ít đặc khít hơn (0.3 g/cm ), do liên kết hydro bị phá

vỡ đáng kể bởi áp suất cao. Sự đứt gãy này một phần là do hằng số phân ly nước (pKW) tăng từ 14 đến 21, chứng

+

tỏ rằng sự tăng lên của số lượng proton (H ) và hydroxyl anion (OH ) trong hệ. Sự đứt gãy các liên kết hydro cũng

làm giảm hằng số điện môi của nước, từ đó làm tăng tính linh động của các ion trong hệ  tăng khả năng gặp

nhau của các phân tử tiền chất  tăng hiệu quả tạo thành của sản phẩm.



5/14/19



Báo cáo mơn học



11



A. XÉT CÁC Q TRÌNH THỦY NHIỆT

a. Sự tạo mầm tinh thể trong dung dịch

Các nguyên tử trong dung dịch luôn chuyển động không ngừng (chuyển động

nhiệt), do đó sau một khoảng thời gian một nhóm nguyên tử nào đó sẽ thay đổi

trạng thái và tổ hợp lại với nhau tạo nên các mầm tinh thể.



Biểu thức mô tả năng lượng tự do Gibbs được biểu diễn như sau:

ΔGr = -Vs ΔGv +ASL γSL

Trong đó:

VS: thể tích hạt mầm.

ΔGV: năng lượng thu được khi hình thành hạt mầm.

ASL: diện tích bề mặt hạt mầm.

γSL: năng lượng bề mặt.



Hình 5: Giai đoạn phát triển mầm của các tinh thể



5/14/19



Báo cáo môn học



12



b. Sự tạo thành nano oxide kim loại



Back



Theo Adschiri vào 1992, cơ chế phản ứng chính để tạo ra các loại vật liệu nano theo

hai giai đoạn chính:







Các ion kim loại sau khi được hồ tan sẽ bị hydrate hố, những ion này sau đó

được thuỷ phân trong nước thành dạng hydroxide.

n+

+

M + nH2O  M(OH)n + nH







Những hydroxide này sau đó bị dehydrate hố trong điều kiện thuỷ nhiệt 

những hạt nano oxide kim loại được hình thành.

2M(OH)n  M2On + nH2O



Hình 6: Tinh thể Zinc oxide (ZnO) điều chế bằng Hydrothermal method



5/14/19



Báo cáo môn học



13



c. Sự tạo thành nano sulfide kim loại



Tạo nguồn lưu huỳnh:

22S2O3  S + SO3

Phản ứng tạo các sulfide kim loại:

M



n+



2+

2+ S + SO3 + H  M2Sn + SO2 + SO4 + H2O



Hình 7: Thin film of tin (II) sulfide



B. THỰC NGHIỆM



Bước 1: Chuẩn bị dung mơi và khống chất (có thể tách riêng hoặc đồng thời trong một cốc).

Bước 2: Trộn đều các dung dịch bằng máy khuấy từ các dung dịch ban đầu để tạo sự đồng nhất. Đưa hỗn hợp dung dịch này vào ống Teflon đặt trong

autoclave.

Bước 3: Đưa autoclave vào trong lò, điều chỉnh các thông số như nhiệt độ, áp suất và thời gian cho lò thủy nhiệt.

Bước 4: Lấy mẫu ra khỏi lò, xử lý mẫu: dùng máy quay ly tâm để tách mẫu ra khỏi dung môi, rửa sạch loại tạp chất bằng các dung môi như nước cất,

cồn … Tùy theo mục đích sử dụng mẫu có thể được sấy mẫu.



5/14/19



Báo cáo môn học



15



Bước 1: Chuẩn bị dung dịch thủy nhiệt



Hình 8: Chuẩn bị tiền chất cho quá trình thủy nhiệt



5/14/19



Hình 9: Cân chính xác lượng tiền chất cần dùng



Báo cáo mơn học



16



Hình 10: Hòa tan bột tiền chất



5/14/19



Hình 11: cho chất mới hòa tan vào bình thủy nhiệt



Báo cáo môn học



17



Bước 2: Đưa dung dịch tiền chất vào autoclave



Cho bình phản ứng vào trong thiết bị thủy nhiệt – Lò hấp (autoclave) và điều

chỉnh nhiệt độ, áp suất và thời gian thủy nhiệt



Hình 12: Lò hấp (Autoclave)



5/14/19



Báo cáo mơn học



18



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

C. TRẠNG THÁI SIÊU TỚI HẠN (SUPERCRITICAL)

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×