水合硼酸钙的合成及其热化学研究

发布时间：2017-04-27 06:09

  本文关键词：水合硼酸钙的合成及其热化学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硼酸盐种类繁多,结构复杂多样,这为寻找有应用价值的硼酸盐提供了一个丰富的资源。 硼酸钙盐是一种重要的化工原料,为了寻找简单可行的方法来合成具有应用价值的硼酸钙,本文利用复盐的相转化法、水热反应及熔融硼酸作介质的反应合成硼酸钙盐,并测定它们的热化学性质。 利用复盐钠硼解石NaCa[B_5O_6(OH)_6]·5H_2O在不同温度和不同质量分数硼酸溶液中的相转化,制得了α-4CaO·5B_2O_3·7H_2O、CaO·3B_2O_3·4H_2O、CaO·3B_2O_3·5H_2O、2CaO·7B_2O_3·8H_2O、3CaO·10B_2O_3·12H_2O等5种产物,并提出了溶解相转化机理。 以活性CaO、H_3BO_3为原料,通过控制反应温度和原料组成,利用水热反应和熔融硼酸作介质的反应合成了2CaO·B_2O_3·H_2O、2CaO·B_2O_3·1.5H_2O、2CaO·2B_2O_3·H_2O、2CaO·5 B_2O_3·5H_2O、2CaO·3B_2O_3·H_2O、3CaO·10B_2O_3·12H_2O、β-4CaO·5B_2O_3·7H_2O等7种硼酸钙,通过XRD、FT-IR和TG等手段对其进行了表征。 利用微量热计测定了所合成的α-4CaO·5B_2O_3·7H_2O、2CaO·B_2O_3·H_2O、2CaO·B_2O_3·1.5H_2O、2CaO·2B_2O_3·H_2O、2CaO·5B_2O_3·5H_2O、β-4CaO·5B_2O_3·7H_2O、2CaO·3B_2O_3·H_2O纯相分别溶解于1mol·L~(-1) HCl水溶液中的摩尔溶解焓,通过设计热力学循环,求得了这7种水合硼酸钙盐的标准生成焓。 通过以上实验结果得出了以下结论: (1) 合成溶液中硼酸浓度越大,硼酸钙中硼氧配阴离子的聚合度越大。 (2) 对于水热合成来说,温度对产物有很大的影响。当合成温度较低时,产物中含结晶水比例较大;而合成温度较高时,产物中含结晶水的比例较小,甚至可以制得不含结晶水的硼酸钙化合物。 (3) 熔融硼酸作介质的反应有利于合成高聚合度的硼酸盐。 (4) 钙硼酸盐的分子量越大,其标准生成焓就越大,这直接验证了“基团贡献法”的正确性。
【关键词】：硼酸钙 相转化 水热合成 标准摩尔生成焓
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：O611
【目录】：

• 第一章 文献综述8-23
• 1.1 引言8-9
• 1.2 硼的用途9-10
• 1.3 硼酸盐的结构简介10-12
• 1.3.1 硼酸盐中的结构单元10-11
• 1.3.2 硼酸盐结构规则11-12
• 1.4 硼酸盐的相转化12-14
• 1.5 水合硼酸盐的合成14
• 1.6 水合硼酸盐的振动光谱14-17
• 1.6.1 FT-IR和Raman光谱简介14-16
• 1.6.2 振动光谱在水合硼酸盐中的应用16
• 1.6.3 水合硼酸盐结构中硼氧配阴离子的归类及其特征振动频率16-17
• 1.7 水合硼酸盐热化学17-20
• 1.8 工业硼酸钙的研究和开发现状20-21
• 1.9 本文的研究内容及实验设计21-23
• 第二章 复盐的相转化法合成几种硼酸钙盐23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 实验部分23-25
• 2.2.1 试剂和仪器23
• 2.2.2 分析方法23-24
• 2.2.3 钠硼解石样品的合成24-25
• 2.2.4 实验方法25
• 2.3 结果与讨论25-35
• 2.3.1 NaCa[B_5O_6(OH)_6]·5H_2O在25℃H_3BO_3溶液中的相转化25-26
• 2.3.2 NaCa[B_5O_6(OH)_6]·5H_2O在40℃H_3BO_3溶液中的相转化26
• 2.3.3 NaCa[B_5O_6(OH)_6]·5H_2O在不同浓度H_3BO_3溶液中沸点下的相转化26-35
• 第三章 水热合成法合成几种硼酸钙盐35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 试剂及仪器35
• 3.3 固样化学分析方法35
• 3.4 固样的合成、表征35-51
• 3.4.1 2CaO·B_2O_3·H_2O35-38
• 3.4.2 2CaO·B_2O_3·1.5H_2O38-40
• 3.4.3 2CaO·2B_2O_3·H_2O40-43
• 3.4.4 2CaO·3B_2O_3·H_2O43-45
• 3.4.5 2CAO·5B_2O_3·5H_2O45-47
• 3.4.6 β-4CaO·5B_2O_3·7H_2O47-51
• 3.5 讨论51-57
• 3.5.1 温度及原料配比对合成产物的影响51-52
• 3.5.2 硼钙来源、原料及温度对合成产物的影响52-53
• 3.5.3 pH值对合成产物的影响53-54
• 3.5.4 合成方法对产物的影响54-57
• 第四章 几种水合硼酸盐的热化学57-71
• 4.1 引言57
• 4.2 实验部分57-62
• 4.2.1 样品的制备57
• 4.2.2 实验方法57-62
• 4.3 结果与讨论62-71
• 总结71-72
• 参考文献72-77
• 致谢77-78
• 攻读学位期间的研究成果78-79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王焕敏;张治军;;硼酸盐润滑油添加剂的研究现状和进展[J];化学研究;2011年01期

2 曹春娥;曹惠峰;卢希龙;余峰;郎莹;沈华荣;熊春华;郑乃章;;水热法合成硼酸钙的场发射扫描电镜分析[J];人工晶体学报;2008年05期

3 曹春娥;曹惠峰;卢希龙;余峰;沈华荣;熊春华;;硼酸钙的研究现状及其应用[J];中国陶瓷;2007年01期

4 曹春娥;饶宗旺;曹惠峰;陈云霞;沈华荣;熊春华;;硼钙比和温度对水热法合成硼酸钙产物的影响[J];中国陶瓷;2008年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李平;基于B-O与Ga-O簇单元构筑的微孔晶体的合成、表征及热力学性质研究[D];陕西师范大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 曾小平;重晶石和硼酸钙的XRF定量分析方法研究[D];华南理工大学;2010年

2 李飒英;碱金属硼镓酸盐微孔晶体材料的制备、表征以及热化学研究[D];陕西师范大学;2011年

3 王佩佩;水合铅硼酸盐的合成、表征及热化学研究[D];陕西师范大学;2011年

4 左佳;硼酸钙纳米材料的制备、表征及阻燃性能研究[D];陕西师范大学;2011年

5 黄宏升;锶、钡硼酸盐的合成、表征及其热化学研究[D];陕西师范大学;2007年

6 王斐;钠硼解石矿制备硼酸钙的研究[D];大连理工大学;2007年

7 曹惠峰;水热法合成硼酸钙的工艺研究与性能表征[D];景德镇陶瓷学院;2007年

8 王焕敏;油溶性纳米硼酸盐的制备、表征与摩擦学性能研究[D];河南大学;2012年

  本文关键词：水合硼酸钙的合成及其热化学研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：330052