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氧化钨中氢分子扩散模拟计算及氢还原机理研究

发布时间:2021-05-14 12:57
  氧化钨氢还原的热力学过程如反应中会出现什么物相和相关的反应方程式已经基本被研究清楚了,但是由于氢分子微小难以被实时监测的特性,氧化钨氢还原动力学特性仍然不甚明了,还原过程中的微观形貌演变过程也没有被详细的阐述,因此本文通过态密度泛函算法研究了氢分子自WO3(001)表面、W20O58(010)表面、W18O49(010)表面WO终止面扩散进入各自的晶格空隙的扩散过程,运用DMol3模块计算每个扩散过程的过渡态,探讨氢分子位置变化导致的性质变化。并进行蓝钨的氢还原实验,控制不同的氢气流速和温度,并进行XRD与FE-SEM分析,研究温度和氢气流速对蓝钨氢还原过程颗粒形貌变化的影响和颗粒尺寸的影响,得到如下结论:(1)氢分子氧化钨的扩散过程中氢分子始终没有与O原子或者W原子结合,氢分子可以完整的扩散进入氧化钨的内部,没有与氧化钨发生反应。氢分子在三种氧化钨中的扩散过程中一直都是负电荷,得到电子。从结构的计算分析中可以得出,过渡态结构氢分子态密度具有最多的极值峰,说明扩散过程中的过渡态... 

【文章来源】:江西理工大学江西省

【文章页数】:76 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 钨及其氧化钨的性能与应用
    1.2 氧化钨的制备
    1.3 钨粉制取方法
    1.4 氧化钨氢还原机理
        1.4.1 氧化钨氢还原热力学机理
        1.4.2 氧化钨氢还原动力学机理
    1.5 还原动力学模型
    1.6 课题意义
    1.7 研究内容
第二章 计算方法
    2.1 态密度泛函理论
        2.1.1 基于波函数与基于态密度的薛定谔方程
        2.1.2 Hohenberg-Kohn理论
        2.1.3 Kohn-Sham方案
        2.1.4 交换关联泛函近似方法
        2.1.5 平面波赝势
    2.2 过渡态搜索
    2.3 计算模块
        2.3.1 CASTEP模块
        2.3.2 DMol3模块
第三章 氧化钨中氢分子的扩散模拟计算
    3.1 氢分子在WO_3中的扩散模拟计算
        3.1.1 WO_3结构模型
        3.1.2 WO_3(001)表面结构
        3.1.3 氢分子在WO_3中的扩散计算方法
        3.1.4 扩散过程结构性质变化分析
        3.1.5 氢分子在WO_3中的扩散行为讨论
        3.1.6 氢分子在WO_3中的扩散计算小结
    3.2 氢分子在W_(20)O_(58)中的扩散模拟计算
        3.2.1 W_(20)O_(58)结构模型
        3.2.2 W_(20)O_(58)(010)表面结构
        3.2.3 氢分子在W_(20)O_(58)中的扩散计算方法
        3.2.4 扩散过程性质变化分析
        3.2.5 氢分子在W_(20)O_(58)中的扩散行为讨论
        3.2.6 计算小结
    3.3 氢分子在W_(18)O_(49)中的扩散模拟计算
        3.3.1 W_(18)O_(49)结构模型
        3.3.2 W_(18)O_(49)(010)表面结构
        3.3.3 氢分子在W_(18)O_(49)中的扩散计算方法
        3.3.4 扩散过程性质变化分析
        3.3.5 氢分子在W_(18)O_(49)中的扩散行为讨论
        3.3.6 计算小结
    3.4 本章小结
第四章 蓝钨氢还原实验
    4.1 实验原料
    4.2 实验装置
    4.3 实验步骤
    4.4 XRD分析
    4.5 FE-SEM分析
        4.5.1 温度的影响
        4.5.2 氢气流速的影响
    4.6 蓝钨还原机理讨论
    4.7 本章小结
第五章 总结
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】:
期刊论文
[1]不同氧含量的氧化钨粉对超细钨粉制备的影响[J]. 陈丽杰,田磊,徐志峰,谢中华,聂华平.  有色金属(冶炼部分). 2018(06)
[2]氧化钨氢还原动力学的研究进展[J]. 宋翰林,姜平国,刘文杰,汪正兵.  有色金属科学与工程. 2017(05)
[3]氧化钨电致变色性能的研究进展[J]. 方成,汪洪,施思齐.  物理学报. 2016(16)
[4]形貌可控纳米氧化钨的制备[J]. 郭晓晓,侯击波,程书建.  特种铸造及有色合金. 2016(06)
[5]超细氧化钨的制备及其光催化性能研究[J]. 尹艳红,吴子平,赵曼,薛飞洪,郭翔.  有色金属科学与工程. 2014(03)
[6]超细三氧化钨粉体的研究现状及应用前景[J]. 喻晓剑,彭志宏.  金属材料与冶金工程. 2011(03)
[7]蓝钨循环氧化还原对钨粉末粒度分布的影响[J]. 傅小明.  硬质合金. 2010(04)
[8]蓝钨与紫钨氢还原法生产超细钨粉的比较[J]. 王岗,李海华,黄忠伟,陈美华,王庆康,钟伟良.  稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[9]喷雾干燥和一步氢还原制备超细钨粉工艺的研究[J]. 游峰,范景莲,田家敏,成会朝.  中国钨业. 2008(06)
[10]WO3循环氧化还原法制备超细钨粉的研究[J]. 吴晓东,刘兴国,柴永新.  稀有金属材料与工程. 2007(S3)

硕士论文
[1]超细钨粉及碳化钨粉制备工艺研究[D]. 王岗.上海交通大学 2009
[2]WO3制备超细钨粉的研究[D]. 柴永新.江苏大学 2006



本文编号:3185681

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