热分析动力学(胡荣祖,史启祯主编)思维导图
硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究
硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究第23卷第6期2007年12月分子科学JOURNALOFMOU'l『I^R~AENCEV01.23No.6December200r7[文章编号】lOOO-9O35(9.oo7)o6-o38o-o5硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究吴艳,李来时,翟玉春(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)[摘要]针对酸法制备氧化铝过程中A12(SO4)3?181-120焙烧分解工艺,通过TG-DTA曲线,研究其分解行为和分解过程的动力学.结果表明:AI2(SO4)3?18H20的脱水分解过程分两步进行,首先脱掉l5个层间水,其次脱掉3个结构水;分解过程一步完成.利用Doyle.Ozawa微分法和Kissinger积分法计算出各吸热峰反应的活化能,指前因子,得到A12(so4)3?18H20分解反应的速率方程.[关键词]铝土矿;硫酸铝晶体;动力学;热分解;TG-DTA[中图分类号]O614[学科代码]150?15[文献标识码]A我国高铝含量的铝土矿资源缺乏,而含硅高的中低品位铝土矿和其他含硅高的铝资源如粉煤灰,高岭土,煤矿石,黏土等原料储量丰富.因此,高效利用高硅含铝资源制备氧化铝已成为当前和今后一段时问研究的热点.采用硫酸与高硅低品位铝矿物反应制备硫酸铝,再将硫酸铝加热分解制备氧化铝,产生的so3经吸收制备硫酸,实现硫酸的循环利用,物料中的二氧化硅制成白炭黑,是一个新研究成功的铝硅资源综合利用的绿色工艺流程【l-3J.而该工艺的中间产物A12(so4)3?18H20的脱水和热分解是至关重要的一环.因此,研究A12(so4)?18I-I2O的脱水和热分解的动力学具有重要的理论和实际意义.本文首先利用中,低品位铝土矿酸法制备出硫酸铝晶体,硫酸铝晶体焙烧分解制备氧化铝.分析焙烧前后的物质,根据其热分解过程的TG-DTA曲线,研究其分解过程及动力学,利用Doyle.Ozawa积分法和Kissinger微分法求出反应的活化能,指前因子A,反应级数n以及确定分解过程的速率方程,并根据热分解过程中物质形态的变化分析了结晶水的性质.1实验1-1铝土矿酸法制备结晶硫酸铝1.1.1实验原料低品位铝土矿其铝硅比为4,主要化学成分见表1.硫酸浓度为98%(分析纯).表1铝土矿的主要成分%1.1.2实验方法将铝土矿细磨除铁后,在240oC与98%的浓硫酸反应1h,降温到100oC左右,加水溶出过滤,得硫收稿日期:2007-07.10基金项目:国家科技部"973"计划项目(GI99X)46904).联系人简介:翟玉春(1946-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事材料化学及冶金物理化学研究Bman:wl】a帕l26.o0IIl第6期吴艳,等:硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究38l酸铝溶液.在llOoC蒸发滤液结晶提纯得高纯的硫酸铝晶体.过滤后65℃烘干.经XDR分析物相,x一荧光仪分析铝,硫含量,热重法分析其结晶水个数,证实确系Al2(So4)3?18H20.1.2结晶硫酸铝的'rGDTA实验原料为自制的Al2(so4)3?l8H2O.所用仪器为SDT2960SimuhaneousDSC—TGA(美国TAInstruments,差热一热重联用分析仪).取l0左右的Al2(SO4)3?18H20放人坩锅内,在氩气流量为100mL?minI1的动态气氛中,取温度范围为298K～l373K,在升温速率分别为l0,l5,2JD和25K?min.1下进行热重.差热分析.在700K下,取样进行XRD分析.2结果与讨论2.1酸法制备的(S()4)3?18H2o的组成对酸法得到的产品进行了XRD分析,结果见图1,通过对产品的化学分析,计算得到Al2(so4)3?18H20中的组成元素的质量分数,实验数据和理论数据见表2.根据数据可推算出结晶水的数量为l8.2.2(S()4)3?18H2o热分解过程分析表2硫酸铝晶体产品的组成%AI2(804)3?18H20的DTA和Tc曲线见图2和图 3.从图2和图3可见AI2(S04)3?18n20的热分解过程有3步,其中脱水过程是分两阶段进行的.第1步从360K到523K,失重率为40.5%,失去l5个水分子,对应DTA曲线峰顶温度为400K的吸热峰.第2步从553K到687K,失重率为8.1%,失去3个水分子,对应DTA曲线峰顶温度为600K的吸热峰.第3步从1043K到1393K,失重率为36%,失去3个so3分子,对应DTA曲线峰顶温度为l130K的吸热峰,残余物主要为AhO3.推导热分解过程如下(]:第l步:AI2(SO4)3?18H2O—AJ2(SO4)3?18H20+15H20t,第2步:AI2(SO4)3'18H20"--*"A12(SO4)3+3H20t,第3步:A12(,~)4)3---*AI203+3SO3t.\强2OO0o18O0o16O0014O0o12O0olOOoo8oo06Ooo4Ooo2O0o20/(.)0.0.一0.bo—O..o..o.\.o.《.o..o.-0.图1磺馓铝晶体产品XRD图图2温度/K不同升温速率下Al2(So1)3?堪.图3脱水分解的DTA曲线不同升温速率下AI2(SO4h"tSt~O脱水分解的TG曲线取700K下的焙烧产物进行XRD分析,结果见图4.分析结果表明证实当温度升到700K时,A12(SO4)3.18H20的结晶水已经全部脱掉变成Ah(S04)3.取l130K下的分解产物进行XRD分析,结果见图5.由图5可见,l130K下分解形成了y—Al2o3和无定型结构的微晶.382分子科学第23卷—A12(so.)3-Ll砧一一LL2口/(')图4700K下焙烧产物的XRD图2.3mz(so4)3?18HzO热分解过程动力学2.3.1Doyle—Ozawa积分法图51130K焙烧产物XRD图考虑到口<0.1和a>O.9时,反应处于诱导期和末期,不能全面反映反应的真实状态,从而给机理函数的判定带来不确定性,所以转化率a选择在0.1～O.9之间[,根据不同转化率下的温度,得到拟合后的1/T.k曲线,见图6—8.由图计算得到水合硫酸铝第1峰脱水过程的活化能为99.38kJ/mol,第2峰脱水过程的活化能208.78kJ/mol,第3峰分解过程的活化能为330.92kJ/mo1.从图6—8可以看到,随着物体失重率的变化,活化能也不断变化,从数学处理过程来看,活化能随反应进程而变化这一现象似乎动摇了各种数学处理方法的一个假定,即活化能为一定值,因为只有在这一前提下,前面数学方法的推导才是正确的.对于硫酸铝的分解反应,Arrhenius方程在这里已经失去了本来所蕴含的物理意义,而只是一个纯经验的数学表达式,这样也决定了通过热重实验以及相应的数学处理得到的并不是分解反应的本征活化能,而只是硫酸铝分解反应的表观活化能【10-11J.3.33.23.13.Oq2?9bo2.82.72.62.52.4图6Doyle-Ozawa法第1吸热峰活化能的图7Doyle-Ozawa法第2吸热峰活化能的lg卢一1/T关系图lg一1/T关系图2.3.2Kissinger微分法Kissinger法计算得到的拟合结果见图9.根据直线的斜率和截距求得活化能,反应级数和频率因子,结果见表3.对活化能的计算,Doyle.Ozawa积分法和Kissinger微分法得到的数值相差较小,说明这两种方法得到的动力学参数是可靠的.表3Doyle-Ozawa法和Kisser法得到的动力学参数第6期吴艳,等:硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究3830.8550.8700.8850.9000.915了''X103图8Doyle-Ozawa法第3吸热峰活化能的图9Ki~ngel-法得到的3个吸热峰活化能的l-IYT关系图1/T-in(M砟)关系图表观活化能的平均值为第1峰:E=94.715kJ/tool,第2峰:E=200.58kJ/mol;第3峰:E:318.16kJ/mo1.根据公式(10)和以上动力学参数,结晶硫酸铝脱水分解速率方程为第1吸热峰61×108e-(1一)5,U'第2吸热峰Tda:1,06×l06e-n—a),Q'第3吸热峰挈:4.30×10oe-(1一a)"1.QDoyle—Ozawa积分方程求解动力学参数时不涉及机理函数的选择,所以结果较为合理,因而用Doyle—Ozawa法得到的活化能值验证Kissinger法求得的结果,两者结合确定反应的速率方程具有可靠性【l2J.2.4硫酸铝脱水过程中的熔点变化通过观察AI2(so4)3?18H20的热分解过程,发现在第一步脱水分解初期,9o℃左右,水合硫酸铝局部开始熔化,达到110oC时,水合硫酸铝全部熔化,TG曲线显示此时脱水速度较快,而DTA曲线上此阶段的热效应较大,也是由于脱水吸热和熔化吸热叠加在了一起.当温度达到250℃以上时,失去一定量的结晶水后,局部开始变成干态硫酸铝晶体,至第二步脱水开始时,才全部变成干态硫酸铝晶体.熔化态的消失说明水合硫酸铝在第1步脱水和第2步脱水之间发生了结构转变,而引起熔点升高,同时说明水合硫酸铝中l8个结晶水并不是相同的,首先脱掉的15个结晶水属于层间水,而后3个结晶水属于结构水.相对于层间水而言,结构水较难脱去,因而脱水反应活化能增大,脱水温度升高. 3结论(1)AI2(SO4)3?18H20的焙烧分解过程中,其脱水是分两步进行的,分解过程是一步完成的.其反应方程式如下:第1步AI2(SO4)3?18H2O—Aj2(SO4)3?18H20+15H20t,第2步AI2(SO4)3?18H2O—AI2(SO4)3+3H20t,第3步384分子科学第23卷AI2(SO4)3"--*AI203+3S03t.(2)利用Doyle—Ozawa法和Kissinger法分别计算出反应的活化能,指前因子,确定3个吸热峰的反应速率方程;第1吸热峰挚:2.61×l0se-(1一口)5,dt'第2吸热峰.挚:2.61×101%-(1一)dt'第3吸热峰挚:4.30×lOIOe-(1一口)¨1.dt'(3)结晶硫酸铝中的结晶水性质不完全相同,第一步脱掉的15个结晶水为层间水,第二步脱掉的3个结晶水为结构水.[参考文献]顾松青.[J].中国有色金属,2004,14(5):92.97.钮因健.[J].轻金属,2OO3,3:3.8.翟玉春,吴艳,李来时.一种由低铝硅比的含铝矿物制备氧化铝的方法:巾国,200710010917[P].2O07.胡荣祖,史启祯.热分析动力学[M].北京:科学出版社,2001:95.1l7.李余增.热分析[M].北京:清华大学出版社,1987:183.210. BARBARAMALECKA,EWADROZDZ—CIESLA,ANDl口MAl~~KI.【JJ.ThermochimiCaActa.2OO4.423(1):l3一l8.YUELIN—HAI,J]I.[J].物理化学,2005,21(7):752-757.方正东,汪敦佳.[J].无机化学,2O05,21(11):1682—1686.张伟南,袁誉洪,李丽清.[J].物理化学,2004,20(1):33.37.郑瑛,池保华,王保文.[J].煤炭转化,.2O06,29(4)34-37.CHENGYA.【JJ.Cl1ineseJournalofInorganicChemistry,2OO6,22(2):287—292.刘振海.热分析导论[M].北京:化学工业出版社,1991:100-110. ThermalbehavioranddecompositionkineticsofAI2(S04)3?18II2OWUYah,UI_ai—shi,ZHAIYu—chun(SchoolofMatefi~sandMetallurgy,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China) Abstract:AsthepartoftheprocessofthedirectacidleachOilpreparationofalumina.thethermalbehaviorandde—compositionkineticsofAI2(SO4)3'18H20werestudiedbyTG-DTA.卟eresultsshowthattherearetwoprocessinthedehydrationoftheAl2(504)3'18H20.Theinterbeddedwaterwasbrekeawayprimarily,th enthestructuralwaterwasbrokeaway.TwoequationsofDoyle—OzawaandKissingerweFeusedtocalculatethekinetics~tersofthe decompositionoftheAl2(SO~)3.18H20.Kineticsrateequationsofeachendothermicpeako faluminiumsulphatede—compoundprocesswereobtainedwithDoyle—OzawamethodandKissingermethod. Keywords:bauxite;AI2(SO4)3?18H2O;kinetics;thermaldecomposition;TG-DTA…'呈…。
热分析ppt幻灯片课件(2024)
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化学反应动力学研究
01
反应速率常数测定
通过热分析技术，可以测定化学 反应的速率常数，了解反应在不 同温度下的速率变化。
02
反应活化能计算
03
反应机理研究
利用热分析数据，可以计算化学 反应的活化能，揭示反应发生的 难易程度。
结合热分析结果，可以推测化学 反应的可能机理，为深入理解反 应过程提供依据。
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拟合函数选择
根据数据特点选择合适的拟合函数，如多项式、指数、对数等。
拟合参数求解
利用最小二乘法等数学方法求解拟合参数，使拟合曲线与实际数据 最佳匹配。
拟合优度评估
通过计算相关系数、残差平方和等指标评估拟合效果。
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结果解析与讨论
峰归属与物质鉴定
根据峰位、峰形等信息推断物质种类及结构 。
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07
热分析在其他领域的 应用
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地质学领域应用
矿物鉴定
通过热分析技术可以鉴定矿物的种类和成分，为地质学研究提供重 要依据。
岩石学研究
利用热分析技术对岩石进行加热和冷却过程中的物理和化学变化研 究，有助于了解岩石的形成和演化过程。
地球化学研究
热分析技术可用于研究地球内部物质的热性质和热反应，揭示地球内 部物质循环和能量传递的机制。
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生物学领域应用
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生物大分子研究
通过热分析技术可以研究生物大分子（如蛋白质、核酸等）的热稳 定性和热变性行为，了解生物大分子的结构和功能关系。
生物组织研究
利用热分析技术对生物组织进行加热过程中的物理和化学变化研究 ，有助于了解生物组织的结构和功能特性。
料放热分解反应动力学三因子的方法
引言
热分解反应动力学三因子（表观活化能Ｅ、表观 指前因子Ａ和微分形式机理函数厂（口）是评价含能材 料安定性、相容性和安全性的３个重要参量。在估算 和确定三因子方面，对由分解反应本身的复杂性、不 同升温速率（卢）等实验条件影响反应进程，采集、处
理ＤＳＣ曲线起始温度（丁。）人为地造成不同ｐ下各 ＤＳＣ曲线峰温（Ｔ，）处的分解深度（ａｐ）不相等的情 况，人们往往假定不同卢下对应丁，的口ｐｊ近似相等，直 接将实验数据屈、丁ｐｉ（ｉ＝１，２，…，Ｌ）代入Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ 方程ｎ１求ＥＫ和ＡＫ，代入Ｏｚａｗａ方程【２１求Ｅｏ，很少考 虑口。ｉ不等对Ｅ、Ａ和厂（口）的影响。本工作考虑了这一 情况，提出从非等温ＤＳＣ曲线数据［展、丁卟 ％（ｉ＝１，２，…，Ｌ）］逻辑选择动力学三因子［Ｅ、Ａ和
２ 实验
ｌ理论和方法
若含能材料的放热分解反应： 含能材料ｊ∑凝聚相产物＋气相产物＋焓变（１） 用微分方程：
ｄ五ｉＱ一—ｋｆ（口口），
（Ｌｚ２，）
描述
式中：ｋ与反应温度丁（热力学温度）之间的关系用
Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程表示：
７
ｋ＝Ａｅ一５７盯
（３）
方程（２）和（３）对于非等温方程式（４）也适用，
Ｔ＝Ｔ。＋佬
ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ—ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ口］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｂａｌｌｉｓｔｉｃｓ，２００１，１３（３）：５８—６２．
［９３顾建良．含废旧发射药浆状炸药的工业化制造研究 ［Ｄ］．南京：南京理工大学，１９９８：５６．
［１０３吕春绪．工业炸药理论［Ｍ］．北京：兵器工业出版社，
（２）得到放热分解反应的１类动力学方程：
对于ＢＴＮＤＮＧ，ｄｄ／ｄＴ：掣（１－－ａ）－ｌｅｘｐ（一
第5章 热分析ppt课件
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5.2.3 DTA曲线的解析
（1）含水矿物的脱水
——普通吸附水脱水温度：100－110℃ 。
——层间结合水或胶体水：400 ℃内，大多数200 或300 ℃内。
——架状结构水：400 ℃左右。
——结晶水：500 ℃内，分阶段脱水。
——结构水：450 ℃以上。
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➢ 应力历史
储存在样品中的应力历史，在 玻璃化转变区会以放热式膨胀 的形式释放。制样压力越大， 释放的放热峰越大， 随着压力增加，Tg起始转变温 度降低，但结束温度没有 变化，从而转变区加宽。
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➢ 形态历史
当样品的表面积与体积之比很 大时，样品的形态变得很重要。 测定粉末样品时，要注意形态 效应。
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典型的DTA曲线
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5.2.2 影响DTA曲线的因素
1、仪器方面的因素
——炉子尺寸
均温区与温度梯度的控制
——坩埚材料和形状
热传导性控制
——差热电偶性能
材质、尺寸、形状、灵敏度选择
——热电偶与试样相对位置
热电偶热端应置于试样中心
——记录系统精度
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2、试样因素
（1）热容量和热导率的变化 应选择热容量及热导率和试样相近的作为参比物
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(2)相对分子质量对Tg的影响
分子量对Tg的影响可用下式表示: Tg
Tg
=Tg
-
K Mn
Tg :分子量为无穷大时的玻璃化温度
K:每一种聚合物的特征常数
2024版热分析法PPT课件
热分析法PPT课件•热分析法概述•热分析法的实验技术•热分析法的数据处理与解析•热分析法在材料科学中的应用目•热分析法在化学领域的应用•热分析法的优缺点及发展前景录热分析法概述热分析法的定义与原理定义原理材料科学用于研究材料的热稳定性、相变、热分解等性质，以及材料的组成和结构。
化学分析用于确定物质的组成、纯度、热稳定性等，以及研究化学反应的热力学和动力学。
生物医学用于研究生物组织的热性质、生物大分子的热稳定性以及药物的热分析。
环境科学用于研究环境污染物的热性质、热分解以及环境样品的热分析。
早期阶段发展阶段现代阶段热分析法的实验技术定义热重分析（Thermogravimetric Analysis ，TGA ）是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度关系的一种技术。
要点一要点二原理物质在加热过程中会伴随质量的变化，这种变化是由于物质的分解、挥发、升华等物理或化学过程引起的。
通过测量物质质量随温度的变化，可以得到物质的热稳定性、热分解温度、热分解过程等信息。
应用热重分析广泛应用于无机物、有机物及聚合物的热分解研究，以及固体物质的成分分析等领域。
要点三定义01原理02应用03差示扫描量热法定义原理应用热机械分析定义原理应用热分析法的数据处理与解析数据采集数据预处理数据转换030201数据处理的基本步骤数据解析的方法与技巧峰识别与解析01基线选择与调整02动力学参数计算03数据可视化与报告生成数据可视化结果解读与讨论报告生成热分析法在材料科学中的应用热重分析（TGA）通过测量材料在升温过程中的质量变化，研究其热分解、氧化等反应，评估材料的热稳定性。
差热分析（DTA）记录材料在升温或降温过程中的热量变化，分析材料的热效应，判断其热稳定性。
热机械分析（TMA）测量材料在温度变化过程中的形变和应力，研究材料的热膨胀、收缩等性能，评估其热稳定性。
材料热稳定性的研究材料相变过程的探究差示扫描量热法（DSC）热光分析X射线衍射分析（XRD）体积热膨胀系数测定测量材料在升温过程中的体积变化，计算其体积热膨胀系数，了解材料的热膨胀特性。
一水草酸钙热脱水非等温动力学研究
一水草酸钙热脱水非等温动力学研究宗封琦;孙云昊;金秋【摘要】In this paper, dynamics process of thermal dehydration of calcium oxalate monohydrate was studied based on thermogravimetric analysis.The activation energy E and its uncertainty were calculated using the Ozawa method known as model-free method.The dehydration activation energy is determined to be constant when the conversion rate was α>40% followed by kinetic processing.Non-isothermal dynamics process is studied by combination of differential and integral methods, and the kinetic parameters of the thermal dehydration of calcium oxalate monohydrate is proposed by comparing the results of differential and integral methods.The kinetic equation of the thermal dehydration process for CaC2O4·H2O is determined.%以热重分析研究一水草酸钙热脱水过程动力学,通过非模式函数法中的Ozawa法计算的活化能E及其不确定度,确定了转化率α>40%时脱水活化能为常数并以此进行动力学数据处理.采用积分-微分相结合的方法研究一水草酸钙热脱水过程非等温动力学,比较同一机理函数的微分和积分法的结果,推测了一水草酸钙热脱水过程的动力学参数,确定了一水草酸钙热脱水反应速率表达式.【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(029)002【总页数】6页(P59-64)【关键词】非等温动力学;一水草酸钙;反应机理函数【作者】宗封琦;孙云昊;金秋【作者单位】常州大学石油化工学院,江苏常州 213164;常州大学石油化工学院,江苏常州 213164;常州大学石油化工学院,江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】O0657热分析动力学[1-2] (Thermal analysis kinetics)是用热分析技术研究物质的物理变化和化学反应的动力学参数和反应机理的方法。
热分析方法ppt课件
判定某项技术是否属于热分析技术应该具
备以下三个条件：
1 ）测量的参数必须是一种“物理性质”，
包括质量、温度、热焓变化、尺寸、机械特
性、声学特性、电学及磁学特性等。
2 ）测量参数必须直接或者间接表示成温度
的函数关系。
3）测量必须在程序控制的温度下进行.
热分析技术的分类
热分析方法的种类是多种多样 的，根据ICTA的归纳和分类，目前 的热分析方法共分为9类17种。
热分析的应用类型
4、材料质量测定：如纯度测定、物 质的玻璃化转变和居里点、材料的 使用寿命测定。 5、材料的力学性质测定：抗冲击性 能、粘弹性、弹性模量、损耗指数 和剪切模量等的测定。 6、环境监测：研究蒸汽压、沸点、 易燃性等。
热分析技术在药学领域中的应用
一、热分析技术在中药材鉴别中的应用 1、动物药材的鉴别
2、植物药材的鉴别
植物药材（菊花、丹参、白术、白芷、
黄芪、玄参、甘草、板兰根、薏仁、杜仲、
银杏等）的鉴别，通常需要一定的溶剂提取
等较复杂的化学前处理，且操作烦琐。同时
也仅能检测药材中某一类成分，故难于反映
药材的总体理化性质，对植物药材鉴别的专
属性、准确性也不够高，故鉴别较为困难。 应用 TA 技术对其鉴别，往往能取得较满意 的效果。 2018/10/30
应用领域：化学化工、冶金、地质、物理、陶瓷、建材、 生物化学、药学、地球化学、航天、石油、煤炭、环保、 考古、食品等。
热分析的应用类型
1 、成份分析：无机物、有机物、药 物和高聚物的鉴别和分析以及它们的 相图研究。 2 、稳定性测定：物质的热稳定性、 抗氧化性能的测定等。 3、化学反应的研究：比如固 - 气反应 研究、催化性能测定、反应动力学研 究、反应热测定、相变和结晶过程研 究。
高纯超细氢氧化铝热分解动力学的研究
高纯超细氢氧化铝热分解动力学的研究宁夏【摘要】氢氧化铝热分解过程的精确调控对于氧化铝质量保证至关重要.以高纯超细氢氧化铝为原料,通过测定产品X衍射分析、差热分析,对其分解动力学进行了研究.数据表明,在240～300℃和330 ～525℃温度段脱水动力学机理均为三维扩散,活化能分别为398.41 kJ/mol、110.66kJ/mol.对比分析表明,粒度和碱含量对氢氧化铝热分解有较大的影响.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】4页(P45-47,80)【关键词】氢氧化铝;热分解;动力学【作者】宁夏【作者单位】中南大学冶金与环境学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TF821高比表面、高活性冶金级氧化铝是现代铝电解的原料［1］，但其中总含有α－Al2O3（ω≤10%），高含量α－Al2O3会显著降低氧化铝在熔盐中的溶解度。
众多氧化铝物相（α－Al2O3、γ－Al2O3、κ－Al2O3、θ－Al2O3、χ－Al2O3、ρ－Al2O3以及β－Al2O3等［2，3］）因其物化性质不同，而被广泛应用于化学化工、陶瓷材料等领域，是新世纪以来新材料产业中用途广、产值高、产量大的先进材料之一［4］。
上述氧化铝的前驱体主要是氢氧化铝（Al（OH）3），其中以铝酸钠溶液为原料分解制得的氢氧化铝（gibbsite型，三水铝石）为主。
因而，在三水铝石型Al（OH）3热分解制备特定氧化铝时，热分解过程调控原理和技术是精准调控物相和保证产品质量的关键。
因此，研究不同种类氢氧化铝分解动力学显得尤为重要。
国内外学者对于不同种类氢氧化铝的热分解规律、分解动力学模型做了大量的研究［5，6］，尤其对于工业级氢氧化铝产品，脱水分解机理相关研究已比较透彻。
比如：彭志宏等［7］指出，冶金级氢氧化铝在脱水过程中，有三维扩散和化学控制两种动力学机理；D.Redaoui等［8］通过 DG－TSC等方式，研究表明工业级氢氧化铝产品在400～900 K温度区间热分解分为三个阶段，且各个阶段脱水机理和活化能不同；对于分析纯级氢氧化铝产品脱水动力学机理，Boquan Zhu等［9］学者认为在573 K、790 K两个温度点左右脱水机理为γ－Al（OH）3→γ－AlOOH、γ－AlOOH→amorphous Al2O3两种物相转化，且活化能也与上述不同。
第二单元第5课时内能及其利用课件-2025年山西中考物理一轮复习
效率是70%,他某次洗澡,耗水20 kg,热水器进水温度是22 ℃,出水温度是
42 ℃,他这次洗澡消耗天然气
0.075
m3。已知水的比热容是4.2×
103 J/(kg·℃),天然气的热值是3.2×107 J/m3。
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考
向
探
究
培
养
能
力
例 6 (2024苏州)如图5-5所示为某折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料。水
壶装入2 L、初温为25 ℃的水,用卡式炉加热至100 ℃,消耗了25 g丁烷
气体,求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),丁烷的热值为4.8×107 J/kg]
(1)壶中水的质量。
(2)水吸收的热量。
(3)卡式炉的加热效率。
图5-5
解:(1)壶中水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg。
开通。该智能轨道快运列车使用新能源的快充钛酸锂电池,电池容量为
170 kW·h,满载时电耗为4 kW·h/km,最高运行速度为70 km/h。该电
池充满电储存的能量与质量是 13.3
kg的汽油完全燃烧放出的热量
相同;假设列车满载匀速行驶时电动机驱动列车的效率为75%,那么列车
4
匀速行驶过程中受到的平均阻力大小是 1.08×10
温度
①分子间有
间隙
;②一切物质的分子都在不停地做无
规则的运动
构成物质的所有分子,其热运动的
总和叫,物体的内能
的现象
动能
与分子
势能
的
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教
材
梳
理
夯
实
基
础
(续表)
影响因素
2024年中考物理复习热和能
热和能
影响扩散快慢的因素
现象 发现墨水在水中随意的扩散且热水中的墨水 扩散的更快
结论1 一切物质的分子都在不停的做无规则的运动
结论2 温度越高，分子运动越剧烈
结论
本实验说明影响扩散快慢的因素是温度 分子之间有缝隙 一切物质的分子都在不停的做无规则的运动，而且温度越高，分子运动越剧烈 因为分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动
注意 只有做功冲程对外做功，其他三个冲程不做功，是靠பைடு நூலகம்轮的惯性来完成
热和能
热值 1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值 符号 用q表示
公式
单位 焦每千克或（焦每立方米）
物理意义 q煤油=4.6×107 J/kg的意义：
1kg的煤油完全燃烧时放出的热量为4.6×107 J
注意 热值是物质的一种属性，与质量、燃烧程度无关
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/热和能整章思维导图/
热和能
物质的构成 常见物质是由分子、原子构成的 分子热运动
扩散 不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象 现象 两个瓶子内的气体会混合在一起，最后颜色变得均匀 气体扩散现象 结论 两种气体发生了扩散现象
机械能转化为内能
物体对外做功
内能转化为机械能
内能增加 内能增加
做功改变内能的实质：
能量的转化
热和能
比热容 一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比 符号 C 单位 焦每千克摄氏度，符号是J/(㎏·℃） 例如：水的比热容是4.2×103J/（kg·℃） 物理意义 １千克的水温度升高10℃时吸收的热量是4.2×10３J
热分析谱图综合解析
100 200 300 400 500 600 700
100 200 300 400 500 600 700
第一阶段在不同气氛中失重量一样、失重速率一样、 完成温度一样，机理必然一样
第二阶段因气氛的不同，失重行为完全不同，表明机 理一定与氧气有关
到 430C： 1035-1142 cm-1 for C-O-C and -S 1361 cm-1 for C-N 3407-3638 cm-1 for OH 到500C ： 824 cm-1 for C-H(包括苯环上的) 1604 cm-1 for 苯环 2921-2964 cm-1 for 烷基
热分解反应
一般化学反应的速度v与浓度、温度等有关，速度与浓 度的关系即质量作用定律：
v = k(1- )n
为失重率，1-为未失重率
某固态聚合物A热分解后生 成固态产物B和气态产物C W0： A起始重量 W∞：B的重量
样品的失重率可表示为：
W0 W W
W0 W W
(1)
由质量作用定律得到
d k(1- )n (2)
热分析谱图综合解析
DSC TGA
DSC法固化动力学研究
固化（聚合）动力学基础
固化反应是否能够进行由固化反应的表观活化能来决定，表观活化能 的大小直观反映固化反应的难易程度。
用DSC曲线进行动力学分析，首先要遵循以下几点假设： （1）放热曲线总面积正比于固化反应总放热量。 （2）固化过程的反应速率与热流速率成正比。
物含量：w1, w2, …随温度升高。表明失重有两种机理： (1)低聚物，快降； (2)高聚物，线性
Weight (wt%)
100.0
99.9
99.8 t1
99.7
相变热动力学
“相变的研究不仅有助于我们深入理解物质的本质和性质，还为材料科学、化 学工程、生物学等多个领域提供了重要的理论基础。通过控制相变过程，我们 可以实现物质的定向转化，从而开发出具有特殊性能的新型材料。”这段话强 调了相变研究的重要性和应用价值，展示了科学研究的深远影响。
《相变热动力学》这本书的精彩摘录还有很多，这里只是选取了其中的一部分。 这些摘录不仅展示了相变现象的理论深度和应用广度，还激发了我们对科学探 索的热情和好奇心。通过阅读这本书，我们可以更加深入地理解相变现象的本 质和原理，为未来的科学研究和技术应用提供有力的支持。
精彩摘录
在众多的科学书籍中，《相变热动力学》无疑是一本引人入胜、充满智慧的佳 作。这本书深入探讨了相变现象背后的热力学原理，以及其在实际应用中的广 泛影响。以下，我将从书中选取几个精彩的摘录，以飨读者。
“相变，是物质从一种状态转变到另一种状态的过程，这种转变往往伴随着能 量的吸收或释放。在这个过程中，物质的内部结构和性质发生了根本的变化， 但其总质量、总电荷等基本属性保持不变。”这段话简洁明了地定义了相变的 概念，为读者建立了一个清晰的理论框架。
作者简介
作者简介
这是《相变热动力学》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
谢谢观看
《相变热动力学》这本书的内容摘要涵盖了相变的基本概念、热力学原理、动力学过程以及实际 应用等多个方面。通过阅读本书，读者可以全面系统地了解相变热动力学的知识体系，为后续的 学术研究和工作实践提供有力的支持。本书也为相关领域的科研人员和工程师提供了宝贵的参考 资料，促进了相变热动力学领域的发展和创新。
“热动力学的核心在于理解热量、功和熵等物理量如何影响系统的宏观性质。 在相变过程中，这些物理量的变化尤为显著，它们共同决定了相变的方向和程 度。”这一观点深入剖析了热动力学在相变研究中的重要性，为后续的深入讨 论奠定了基础。
初中物理《热和能》单元教学设计以及思维导图2
6.尝试用比热容解释简单的生活问题; 7.通过实验探究,经历建立比热容概念的过程和采用的科学方法,知道 不同物质的吸热能力一般不相同
专 题 问 题 1. 为什么夏天闻到的花香味道更浓烈？
设计
2.改变物体内能有哪两种方式？
所需教学环境和教学资源
多媒体课件、空气压缩仪、硝化棉、细铁丝 物理实验室
学习活动设计 教学过程：第一版块：教师提出要求，小组合作交流，学习温度与温 度计。 导入：以前学过温度知识，今天继续学习有关于物体的温度和内能。 同学们自读课本，小组合作学习温度与温度计这一版块，小组长负责 记录所有同学新学到的知识。各小组代表积极发言，交流各组的自学 成果，教师大屏幕展示同学们的自学成果，然后进行系统性的总结。 同时出示温度计的正确使用方法的习题，实现“小循环，多反馈”的 物理教学模式. 设计意图：充分体现出学生是主体，教师是主导这一教学理念，有效 体现了学生的主体参与性，活跃了课堂气氛。
评价要点
可评价的学习要素： 1.自主学习：第一版块知识简单，同学们可自读课本， 小组合作学习温度与温度计这一版块，小组长负责记 录所有同学新学到的知识。各小组代表积极发言，交 流各组的自学成果，教师大屏幕展示同学们的自学成 果，然后进行系统性的总结。同时出示温度计的正确 使用方法的习题，实现“小循环，多反馈”的物理教 学模式. 2.信息技术与物理的整合：第二版块由于学习的是物体 内部微观世界的知识，所以充分利用多媒体课件的优 势，展示分子的微观模型,方便学生理解和掌握,实现多 媒体等辅助教学手段与课堂教学的有机整合。
象”。这一变化充分反映了课程标准重视知识的实际应用、重视过程 与方法的理念，有利于更好地全面实现课程目标。因此，为了实现课 程目标的要求、揭示物质的微观世界，我在进行教学设计时将信息技 术的辅助作用突显了出来。 专题二：内能、热量。结合实例分析，知道热传递是改变物体内能的 一种方式，是内能的转移过程。 专题三：物质的比热容。了解比热容的概念，了解一些常见物质比热 容的大小，知道比热容是物质的物理属性之一。 专题四：机械能和内能的相互转化。通过观察、分析内能转化为机械 能的现象，知道热机的工作原理。了解汽油机的结构及其工作过程。 了解内能的利用在社会发展史上的意义。通过探究，知道不同燃料的 热值不同，会查热值表，会进行燃料燃烧放热的简单计算，能从能量 转化的角度认识燃料的热值。这四个专题的确定源于教材，基本覆盖 了教材的全部要求，设当进行了拓展和延伸，为今后的学习做了铺垫。
抗生素热稳定性及分解动力学研究
122 96 122 42 123 53 125 93 126 76 129 34 136 34 154 33 176 01
134 05 135 76 134 10 134 63 136 28 137 19 137 08 138 77 139 43
150 24 149 56 148 89 149 93 148 36 148 04 147 81 147 77 149 10
Abstract Objective : T o stu dy the ther m a l stabilities of m acro lid e drugs and to estab lish equations for their decom position k in etics. M ethods : U sing TG ( th er m ograv i m etry) - DTG ( differential ther m ograv i m etry) to deter m in e the th er m a l decompositio n curves of the drugs and Ozaw a m ethod and m ultiv ariate lin ear reg ression m ethod to deter m ine th e ir therm al decomposition functions . R esu lts : F rom their TG- DTG curves , the ther m al decom posit io n processes o f th e four m acrolide drugs w ere deduced and the therm al k in etic para m eters , such as energy of activation( E ), order o f reactio n( n) , frequency factor( A ) w ere deter m in ed . Conclusion: Judg in g from E, the order of therm al stab ility is : azithrom yc in < erythrom ycin drugs are si m ilar( type Cn). sother m al k in etics 大环内酯类抗生素是许多放线菌属细菌的次级 代谢产物, 具有对酸稳定、 抗菌谱广、 生物利用度高 等优点 , 且毒副作用比氨基糖苷类、 四环素类和多肽 类等抗生素低, 特别是很少有青霉素类抗生素的严 重过敏反应 , 因此在临床上得到广泛应用 , 对病毒、 衣原体、 立克次体、 支原体及寄生虫等非细菌性感染 也有较好疗效 。 近年来随着热分析理论的逐步成熟与仪器的发 展 , 热分析法因其高速、 高精度、 消耗样品量少等特 [ 2~ 5] 点 , 广泛应用于研究药物的热稳定性及热寿命 。 但将热重分析法系统用于大环内酯类抗生素的热分 解动力学研究, 尚未见文献报道。本文采用热重分 析法, 计算了红霉素、 阿奇霉素、 罗红霉素、 克拉霉素