轻稀土碳酸盐热分解过程及其动力学分析

发布时间：2020-10-20 09:42

　　 碳酸稀土作为稀土氧化物的前驱体具有制备成本低、污染少等优点,广受各企业的关注。为了更好的研究轻稀土碳酸盐的热分解过程动力学,本文研究了运用三种不同的沉淀剂制备的Pr_2(CO_3)_3的热分解过程和动力学分析,为由稀土碳酸盐制备特定形貌和粒度稀土氧化物的工业化生产提供理论依据。本文运用热重-差示扫描(TG-DSC)技术,在研究了轻稀土碳酸盐在空气气氛下的热分解过程的同时,通过Ozawa-Flynm-Wall方程法、Kissinger方程法、Crane方程法和Coats-Redfern方程法研究了轻稀土碳酸盐的热分解过程和动力学参数。研究结果表明:(1)La_2(CO_3)_3的热分解过程分为三个阶段,第一阶段脱水反应,第二、三阶段为La_2(CO_3)_3的分解反应,三个阶段的活化能E分别为31.79、173.84、195.48kJ·mol~(-1),反应级数均为1,指前因子A分别为8.48×10~3、1.67×10~(11)、1.28×10~9 s~(-1),第二、三阶段的反应机理函数分别为g(α)=[-ln(1-α)]、g(α)=[-ln(1-α)]~(1/1.5);(2)Ce_2(CO_3)_3的热分解过程分为二个阶段,第一阶段脱水反应,第二阶段为Ce_2(CO_3)_3的分解反应,两个阶段的E分别为37.03、121.1 kJ·mol~(-1),n分别为1.3、0.6左右,A分别为1.03×10~(13)、1.75×10~8 s~(-1),第二阶段的机理函数为g(α)=[1-(1-α)~(1/3)]~2;(3)由不同沉淀剂NaHCO_3、Na_2CO_3和NH_4HCO_3制备的不同形貌和粒度的Pr_2(CO_3)_3的热分解过程均分为三个阶段,第一阶段为脱水反应,E分别为40.52、40.11、31.79 kJ·mol~(-1),A分别为5.80×10~4、2.75×10~4、4.12×10~4 s~(-1),n均为1左右,分解温度分别为418、428、410K;第二阶段为Pr_2CO_5的生成,E分别为220.94、211.34、220.22 kJ·mol~(-1),A分别为1.35×10~(11)、1.51×10~(14)、1.51×10~(14)s~(-1),n均为1左右,分解温度分别为778、782、768K,机理函数分别为g(α)=α+(1+α)ln(1+α),g(α)=[-ln(1-α)],g(α)=[-ln(1-α)]~(1/1.5),第三阶段为Pr_6O_(11)的生成,E分别为120.71、146.77、94.44 kJ·mol~(-1),A分别为6.22×10~2、6.29×10~7、3.37×10~6s~(-1),n均为0.9左右,分解温度分别为987、1001、970K,机理函数分别为g(α)=[-ln(1-α)]~(1/2),g(α)=α,g(α)=[-ln(1-α)]~(1/2)。(4)由NH_4HCO_3作为沉淀剂制备的Pr_2(CO_3)_3其分解活化能和分解温度最低,同时采用分阶段加热焙烧,可大大降低减少生产能耗。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ133.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 稀土氧化物的用途和前景
    1.2 稀土氧化物制备方法
        1.2.1 稀土草酸盐沉淀焙烧法
        1.2.2 稀土碳酸盐沉淀焙烧法
        1.2.3 稀土氯化物静态焙烧法
    1.3 稀土碳酸盐制备方法
        1.3.1 尿素水解沉淀法
        1.3.2 水热生长法
2法'>        1.3.3 氢氧化物-CO₂法
        1.3.4 碳酸盐沉淀法
        1.3.5 二氧化碳高压法
    1.4 研究的目的和意义
第二章 实验部分
    2.1 碳酸稀土的制备
2（CO₃）₃的制备'>        2.1.1 Pr₂（CO₃）₃的制备
2（CO₃）₃的制备'>        2.1.2 La₂（CO₃）₃的制备
2（CO₃）₃的制备'>        2.1.3 Ce₂（CO₃）₃的制备
    2.2 热分析方法
    2.3 物相分析方法
    2.4 动力学分析方法
        2.4.1 Ozawa法
        2.4.2 Kissinger法
        2.4.3 Crane方程
        2.4.4 Coasts-Redfern方程
        2.4.5 表征方法
2（CO₃）₃的热分解过程及其动力学分析'>第三章 La₂（CO₃）₃的热分解过程及其动力学分析
2（CO₃）₃的热分解过程分析'>    3.1 La₂（CO₃）₃的热分解过程分析
2（CO₃）₃的热分解动力学分析'>    3.2 La₂（CO₃）₃的热分解动力学分析
        3.2.1 求解活化能与指前因子
        3.2.2 Ozawa-Flynm-Wall方程法求解热分解活化能
        3.2.3 计算热分解反应级数
        3.2.4 反应机理函数的确定
2（CO₃）₃热分析小结'>    3.3 La₂（CO₃）₃热分析小结
2（CO₃）₃的热分解过程及其动力学分析'>第四章 Ce₂（CO₃）₃的热分解过程及其动力学分析
2（CO₃）₃的热分解过程分析'>    4.1 Ce₂（CO₃）₃的热分解过程分析
2（CO₃）₃的热分解动力学分析'>    4.2 Ce₂（CO₃）₃的热分解动力学分析
        4.2.1 运用Kissinger法计算活化能及指前因子
        4.2.2 计算热分解反应活化能
        4.2.3 计算热分解反应级数
        4.2.4 运用Coats-Redfem法研究热分解反应机理
2（CO₃）₃热分解小结'>    4.3 Ce₂（CO₃）₃热分解小结
第五章 不同沉淀剂下碳酸镨的热分解过程及其动力学分析
3为沉淀剂制备Pr₂（CO₃）₃的热分解及其动力学分析'>    5.1 以NaHCO₃为沉淀剂制备Pr₂（CO₃）₃的热分解及其动力学分析
2（CO₃）₃的热分解过程'>        5.1.1 Pr₂（CO₃）₃的热分解过程
2（CO₃）₃的热分解动力学研究'>        5.1.2 Pr₂（CO₃）₃的热分解动力学研究
2CO₃为沉淀剂制备Pr₂（CO₃）₃的热分解及其动力学分析'>    5.2 以Na₂CO₃为沉淀剂制备Pr₂（CO₃）₃的热分解及其动力学分析
2（CO₃）₃的热分解过程分析'>        5.2.1 Pr₂（CO₃）₃的热分解过程分析
2（CO₃）₃的热分解动力学研究'>        5.2.2 Pr₂（CO₃）₃的热分解动力学研究
4HCO₃为沉淀剂制备的Pr₂（CO₃）₃热分解及其动力学分析'>    5.3 以NH₄HCO₃为沉淀剂制备的Pr₂（CO₃）₃热分解及其动力学分析
2（CO₃）₃的热分解过程分析'>        5.3.1 Pr₂（CO₃）₃的热分解过程分析
2（CO₃）₃的热分解动力学研究'>        5.3.2 Pr₂（CO₃）₃的热分解动力学研究
6O₁₁形貌的影响'>    5.4 升温速率对Pr₆O₁₁形貌的影响
2（CO₃）₃热分解过程比较与分析'>    5.5 不同沉淀剂制备Pr₂（CO₃）₃热分解过程比较与分析
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄文熙 ,钱光人 ,徐光亮 ,卞堃;CaCO_3热分解的非等温动力学机制研究[J];四川建材学院学报;1989年01期

2 赵宝昌;赵志建;汤承景;;硝胺火药热分解规律的实验研究[J];弹道学报;1989年01期

3 姚芝茂,李佐虎,张懿;水合氧化铬的制备与热分解过程的研究[J];硅酸盐学报;2002年S1期

4 周晓平;马琳;徐旭耀;冯宗财;;仲钼酸铵热分解过程及热力学分析[J];稀有金属与硬质合金;2015年03期

5 张勇;郑超;陈文利;李蕾;;氧化锌对尿素热分解过程的催化作用[J];辽宁化工;2009年05期

6 胡源,桂宙,藤本康弘,范维澄,田村昌三;聚酚氧磷腈的合成及其热分解过程[J];化学通报;1998年02期

7 张本矿,吴龙标,范维澄;热分解过程的神经网络预测方法的研究[J];中国科学技术大学学报;1998年05期

8 席国喜;成庆堂;李靖华;;谷氨酸钠热分解过程的研究[J];河南师范大学学报(自然科学版);1993年03期

9 陈栋华,张健,唐万军,钟凡;安乃近的热分解过程和热分解非等温动力学[J];中南民族学院学报(自然科学版);2001年02期

10 黎植昌,谭克俊,刘炽清;氨基酸硫酸镧固体配合物热分解过程研究[J];氨基酸和生物资源;1997年01期

相关硕士学位论文 前2条

1 谢耀;轻稀土碳酸盐热分解过程及其动力学分析[D];江西理工大学;2018年

2 王娟芬;稀土卤代苯甲酸与邻菲啰啉配合物的合成、晶体结构及热化学性质的研究[D];河北师范大学;2011年

本文编号：2848524