第4章-低温合成和分离2.ppt

低温技术 低温技术是一门迅速发展的现代科学。它为许多技术部门和基础科学服务，并形成许多独特的边缘学科，如超导技术、低温电子学、低温生物学和低温医学等, 又如低温的金属处理，低温粉碎等形成一个新的工艺方法。 低温技术是研究温度在120K以下的有关科学技术。 自1853年发现了焦耳一汤姆逊效应, 特别是1869年安德鲁斯液化了二氧化碳并提出了临界温度概念之后, 又成功地液化了氧气, 这标志着人类第一次真正跨入了低温技术的新境地。 1902年克劳德发明了用膨胀机制冷的方法, 这是低温技术发展史上的一场革命, 它使气体液化技术由实验室走向工业规模。 低温技术的发展历史 1908年，Onnes最先液化了氦气 1911年，超导电性首次被发现 1961年，土星V号是首个用液氢液氧混合推进剂的飞行器 1942年，德国V-2武器试验成功，低温技术开始在军事应用 我国的低温研究工作从20世纪50年代开始。制冷与低温技术已广泛应用于工农业各个部门及一切科学领域。 近些年, 许多承担宇宙物理学探测任务的航天器使用了低温设备, 如1983年发射的“ 红外宇宙探测卫星（IRAS）” 、1989年发射的“ 宇宙背景探测器(COBE)” 、1995年发射的“ 红外空间探测器(ISO)” 等。一些军事探测卫星、地球观测卫星、气象卫星，它们的红外探测器工作温度约85K为左右。 二 液化气体的贮存和转移 贮存液化气体的容器，根据体积的大小和用途的不同，一般有低温容器（杜瓦瓶），液化气体的贮槽。 液化气体贮槽由贮存液化气体的内容器、外壳体、绝热结构以及连接内、外壳体的机械构件组成。除此之外，贮槽上通常还设有测量压力、温度、液面的仪表，液、气排注和回收系统，以及安全设施等。 液态气体的转移 课堂讨论： （1）根据物质的物理参量1与物理参量2之间存在的一定关系，通过测定物质的物理参量2就可以得到欲知的物理参量1。试举几个实例说明：通过测定某些物理量就可以得到欲知的物理量。 （2）在进行某些物理量测量时，经常利用某些物质的物理性质标定参数或仪器，请举几个例子说明如何进行标定。 水循环泵 吸气剂泵的工作原理 真空的实质就是具有较低气体分子浓度的空间。因此, 只要降低空间的气体分子浓度就能获得真空, 而不必有实际上的排气过程。钛泵正是基于此原理制造的。 通过加热、电离等方法使钛原子与空间气体分子发生一系列复杂的物理和化学反应, 使气体分子伴随钛原子一起沉积下来, 从而达到降低空间气体分子浓度的目的。这就是钛泵的基本工作原理。钛泵属于吸气剂泵。 吸气剂泵用吸气剂介绍 吸气剂可分为蒸散型吸气剂（也称为扩散型或闪烧型），非蒸散型吸气剂，复合型吸气剂。其中，复合吸气剂是由蒸散型与非蒸散型吸气剂混合在一起的。如释放汞的吸气剂，它既能释放出汞金属，又能吸气的，这种吸气剂就称为复合型吸气剂。 上世纪50年代中期人们开始采用化学性能稳定的钡铝合金粉末和金属镍粉末制成所谓放热型蒸散吸气剂。这种吸气剂主要是靠金属钡在蒸散过程中及成膜后钡膜吸气, 大面积新鲜的金属钡膜是一个不断吸收杂质气体的物理一化学泵。 问题的提出？ 现有吸气剂的激活温度较高（400 ℃）, 随着器件小型化的发展以及对安全性可靠性要求的提高, 需要激活温度更低的吸气剂, 因此, 降低激活温度是现阶段研究的重点 。 钡-锂合金常温吸气剂的研制 我们课题组长期从事锂合金的制备和性能研究。我们采用具有特殊结构的电解槽和新熔盐体系，以BaCl2、LiCl为原料，通过熔盐电解共电沉积直接制备不同锂含量的钡锂合金，避免了对掺法（也称混熔法）工艺复杂、金属锂烧损等弊端。 并且在制备过程中可避免氩气的混入，可以制备更高性能的钡锂合金吸气剂。 熔盐电解共沉积钡锂合金吸气剂 共沉积电化学机理研究 共沉积电化学机理研究 SF6 　主要用途 六氟化硫具有卓越的电绝缘性、灭弧特性等化学性质,它被广泛用于电气设备的断路器、组合器、变压器、大容器电缆、避雷器、X光机、离子加速器、示踪分析和有色冶炼等方面。 适用于水下动力装置的氧化剂-SF6 目前潜艇大多采用柴油机-电传动联合动力装置，其缺点是噪声大（约120分贝），脱离不了大气，燃烧气中含有水不溶物，有航迹，因此潜艇隐蔽性差，不适用现代化作战的需要。 荷兰菲利普研究室通过实验认为，以锂与六氟化硫反应为基础的热源装置，供水下应用时最有前途的。 2.碱土金属与液氨的反应 化合物在液氨中的反应 低温下的放电合成 1963年采用放电法制备XeF4获得成功。方法：将反应器浸入-78℃的冷却槽中，电极间距7.5cm，放电电压1100-2800V，放电电流12-31mA。可能发生如下反应： 为了测得产物的组成，用过量的汞和产物反应，生成Hg2F2并放出氙气，证明产物为XeF4。反应按下式进行 金属蒸气合成法(