MnMoO4#183;H2O纳米棒生长过程的原位热动力学研究.pdfVIP

V01．33 高等学校化学学报 No．8 2012年8月 CHEMlCALJOURNALOFCHINESEUNIVERSmES 1813～1819 MnM004·H20纳米棒生长过程的 原位热动力学研究 马玉洁1，范高超1，陈洁1，黄在银1’2 (1．广西民族大学化学与生态工程学院， 2．广西壮族自治区林产化学品开发与应用重点实验室，南宁530006) 摘要在298．15 K下采用现代微量热技术监测了微乳液法原位合成MnMoO。·H：O纳米棒过程中能量变化的 微量热曲线，该曲线显示，反应开始瞬时放热，有一个尖锐的放热峰，在随后的过程中分别出现一个强的吸 热峰和放热峰．通过x射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM) 等对MnMoO。·H：O纳米棒的结构、形貌及尺寸进行了表征．结合微乳液的特性和量热曲线，讨论了 MnMoO。·H：0纳米棒生长过程中的形貌演变和热动力学信息．整个生长过程包含微乳液的碰撞凝聚、反应 成核、结晶和生长过程．经计算，反应成核过程、晶化过程及晶体二次生长过程的速率常数分别为6．35x 10～，7．18x10‘4和9．16x10～s～．生长速率小于成核速率，这有利于纳米材料的形成． 关键词微量热法；热动力学；MnMoO。·H：O纳米棒；微乳液；原位生长 中图分类号0642．1；0643．1文献标识码A J． 纳米材料具有不同于常规材料的特殊性能，在光、电、磁、化学和生物等领域已有重要应用¨，2 研究表明，纳米材料的特殊性能在很大程度上取决于材料的形貌和尺寸，因此，控制合成纳米材料具 有十分重要的意义p一1．纳米材料的生长常常在微小的纳米受限空间非平衡态下发生，受到有别于无 限体系的热力学和动力学的共同作用．复杂的影响因素和不同的生长动力学行为导致了纳米材料尺寸 和形貌的多样性¨J．至今，已采用多种手段和方法研究了纳米材料的生长过程∞卅4|．但是这些手段和 方法在许多情况下均不能完全高精度、高灵敏度地控制纳米材料的生长条件，也不能原位获取纳米材 料非平衡生长过程中粒子的相互作用及其形貌演化的热力学和动力学信息．因此，探索合适的方法来 研究纳米材料的原位生长过程，揭示纳米材料生长过程的热力学、动力学及形成机理，总结其特征和 规律，对于控制纳米材料的尺寸和形貌具有重要意义． heat 现代微量热(Microcalorimetricflow，MCHF)技术能够高精度、高灵敏度、自动化地在线监测体 系变化过程，具有快速准确直接获取体系变化过程的热力学和动力学信息的独特优势．高胜利等¨5’161 通过微量热法系统研究了氨基酸稀土配合物的合成反应过程和晶体生长过程的热力学和动力学性质． Navortsky等¨卜20o也通过原位微量热法研究了沸石和硅石合成过程的能量变化，描述了热动力学因素 与溶液化学和界面性能变化的关系．Nan等旧¨用微量热法原位研究了介孔材料MCM41的形成机理． 还有一些研究者拉n驯通过微量热法研究了物质的标准摩尔焓、热容、稀释热、溶解热、结晶热、反应 热和表面活化能等．因此，用微量热法监测纳米材料生长过程中的化学反应及成核、生长、纳米结构 形成、形貌演化等过程的瞬时动态热力学和动力学信息是可行的． 锰的钼酸盐纳米材料具有特殊的性能，在光、电、磁等领域有很重要的应用．人们制备了不同形 貌不同尺寸锰的钼酸盐纳米材料，并对其形成机理进行了初步探讨，但是用微量热法研究其原位生长 过程尚未见报道．本文选择MnMoO。·H：O纳米棒作为研究对象，采用原位微量热法获取了纳米材料的 典型形貌——纳米棒生长过程的特征热谱，并结合XRD，FESEM和TEM等技术对材料进行了表征． 收稿13期：2011-09-30． 基金项目：国家自然科学基金(批准号：2呻63001)和广西自然科学基金(批准号：0832078，0991085)资助 联系人简介：黄在银，男，教授，主要从事纳米材料物理化学研究．E—m