硝酸高铈铵的热分解动力学研究.pdf

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第 28 卷第 6 期稀有金属年月
2004 12
Vol. 28 №. 6 CHIN ESE JOURNAL OF RARE METAL S Dec. 2004
硝酸高铈铵的热分解动力学研究①
唐爱东1 , 黄可龙1 , 彭宏2 , 张红萍3
(1. 中南大学化学化工学院, 湖南长沙 410083 ; 2. 中南大学资源加工与生物工程学院, 湖南长沙 410083 ;
3. 邵阳学院化学与材料科学工程系, 湖南邵阳 422001)
摘要: 采用热重分析、差热分析及 X 射线衍射等技术研究了硝酸高铈铵的热分解过程, 特别是用差热分析仪测试了不同升温速率下硝酸高铈
铵在静止的空气气氛中的差热曲线, 结合 Kissinger 法和 Coats - Redfern 法研究硝酸高铈铵的热分解动力学, 计算了两个主要的反应阶段的表
观活化能为· - 1 并确定了反应级数、频率因子、速率常数推导出每个反应阶段的动力学方程控制反应过程的步骤分
3 144. 61 , 1224. 31 kJ mol , , ,
别为随机成核和随后生长, 符合 Arrami Erofeer 方程。
关键词: Matlab ; 硝酸高铈铵; 热分解动力学
中图分类号: O614. 3 ; O643. 1 文献标识码:A 文章编号:0258 - 7076 (2004) 06 - 1024 - 05
热分析动力学的研究目的是定量表征反应(或录了不同的升温速率下硝酸高铈铵试样的 DTA 曲
相变) 过程, 确定其遵循的最概然机理函数 f ( a) , 线, 借助 Matlab 对硝酸高铈铵热分解过程进行研
求出动力学参数 E 和 A , 算出速率常数 k , 提出模究, 为硝酸高铈铵在电子、化工及环保等领域的应
拟 TA 曲线的反应速率 d a/ d T 表达式, 为新型材用提供热分析实验数据与理论依据。
料的热稳定性、反应过程速率的定量描述和机制的
实验原料及仪器设备
推断提供科学依据[1 ] 。 1
Matlab 语言是一种交互式、面向对象的程序设采用自制的 SCR KZ 220 5 型微机化差热分析
计语言, 它集成了科学计算, 自动控制模拟图像与仪在静止空气气氛下研究硝酸高铈铵的热行为, 试
图形显示及数据处理, 数字信号处理等功能, 以工样重量为 200 mg 左右, 用氧化铝坩埚盛装试样,
具箱(toolbox) 的形式内置 500 多种数学、统计及工以αAl2O3 为参比物, 在实验过程中由计算机自动
程方面的函数, 可以实现 C 和 FORTRAN 语言几记录时间、温度及温差等信号, 温度经过校正。采
乎所有的功能, 并且提供了与 C , C + + , VC 等高级用上海天平仪器厂生产的微量热天平进行热重分析
语言的接口, 可以明显提高编程效率、质量和可靠测试, 气氛为静止的空气气氛, 升温速率为 8 ℃·
性[2 ] 。为此, 作者以 Matlab 为平台, 设计了热分析 min - 1 , 试样重量在 10 mg 左右, 用氧化铝坩埚盛
动力学工具箱(thermalbox) , 并且结合其他工具箱装试样, 样品重量及温度由计算机自动记录。用
扩展其应用。