一种研究钼酸钡纳米材料标准摩尔生成焓的方法

技术领域

本发明涉及一种钼酸钡纳米材料标准摩尔生成焓的研究，特别涉及一种将已知的钼酸钡块体材料标准摩尔生成焓作为参考标准，寻求纳米材料与对应块体材料标准摩尔生成焓的关系，从而获得纳米材料标准摩尔生成焓的方法。

背景技术

纳米材料的熵、焓、吉布斯自由能等规定热力学函数具有重要的科学意义和应用价值，而且是尺度和形貌的函数。如何通过实验获纳米材料的规定热力学函数值，探索纳米材料热力学函数的尺度、取向(形貌)关系和演变规律，建立不同尺寸、不同取向、形貌纳米材料的基础热力学数据标准，是“纳米材料热力学”研究的重要课题。当前对纳米材料热力学性质的研究十分欠缺，尤其是对纳米材料的熵、焓、吉布斯自由能等规定热力学函数值的研究。

岳丹婷等通过相同的方法测定了多种不同纳米材料(如纳米氧化锌、纳米铁、纳米铝)的低温热容，依据热容与热力学函数的关系式，获得了以标准状态298.15K为基准的纳米材料的熵、焓、吉布斯自由能，其代表性文献如[岳丹婷，谭志诚，董丽娜，孙立贤，张涛.物理化学学报2005，21：446-449.]；来蔚鹏等结合理论模型，用量子化学的方法获得了不同粒径纳米金刚石的各种标准焓和标准熵[来蔚鹏，薛永强，廉鹏，葛忠学，王伯周，张志忠.物理化学学报2007，23：508-512.]；袁爱群等利用微量热仪，通过纳米反应体系的反应热获得了固相反应制备的多种纳米磷酸盐化合物的标准摩尔生成焓数据，其代表性文献如[a)Yuan AQ，LiaoS，Tong ZF，Wu J，Huang ZY.Mater.Lett.2006，60：2110-2114.b)Yuan AQ，Wu J，Bai LJ，HuangZY，Wu K，Liao S，Tong ZF.Mater.Res.Bull.2008，43：1339-1345.c)Yuan AQ，Wu J，Bai LJ，Ma SM，Huang ZY，Tong ZF.J.Chem.Eng.Data 2008，53：1066-1070.]。

以上这些方法存在的问题是：通过测定低温热容获取的纳米材料的熵、焓、吉布斯自由能以标准状态298.15K为基准而不是以0K为基准，因此从实质上并没有解决纳米材料的规定热力学函数值；理论模型的建立与应用只适合满足特定条件的纳米材料，因此适用范围狭小；通过纳米材料反应体系的反应热获得的标准摩尔生成焓，必须已知除纳米材料以外的各物质的标准摩尔生成焓，对液相反应也不适用。目前，将已知的块体材料标准摩尔生成焓作为参考标准，寻求纳米材料与对应块体材料标准摩尔生成焓的关系，从而获得纳米材料标准摩尔生成焓的思想及具体方法还未曾报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有方法存在的缺陷及不足而提供的一种具有普适性的获取纳米钼酸钡材料标准摩尔生成焓方法，该方法通过实验得到了验证，支撑了该方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：在298.15K及p^θ下，将钼酸钡纳米材料及钼酸钡块体材料分别于过量的同浓度的盐酸反应，利用微量热仪分别测定纳米钼酸钡反应体系及块体反应体系的反应焓变；反应完全后，利用电感耦合等离子体(简称ICP)分别测定上述反应液中钡离子浓度，以确定体系中钼酸钡反应的量，求出不同体系的摩尔反应焓变根据热力学势函数法，建立钼酸钡纳米材料反应体系及块体反应体系的联系，获得钼酸钡纳米材料与钼酸钡块体材料标准摩尔生成焓的关系为：

${\Delta }_f{H}_{m,A}^{\theta }(\mathrm{BaMo}{O}_4,\mathrm{bulk})-{\Delta }_f{H}_{m,A}^{\theta }(\mathrm{BaMo}{O}_4,\mathrm{nano})={\Delta }_r{H}_m^{\theta }(\mathrm{BaMo}{O}_4,\mathrm{nano})-{\Delta }_r{H}_m^{\theta }(\mathrm{BaMo}{O}_4,\mathrm{bulk});$

通过已知的块体钼酸钡的标准摩尔生成焓，结合钼酸钡纳米材料与其块体材料标准摩尔生成焓的关系，得到钼酸钡纳米材料的标准摩尔生成焓。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1、本发明中新思想是建立在块体材料的标准摩尔生成焓的基础上，块体材料的标准摩尔生成焓可以通过查手册获得。

2、本发明中新思想是以寻求纳米材料与对应的块体材料的标准摩尔生成焓的关系为主线。

3、本发明中的新方法巧妙地将纳米材料与对应的块体材料的标准摩尔生成焓联系起来。

4、本发明中的新方法具有广泛的适用性，操作简单、获取数据准确快捷。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，实施例的描述仅为便于理解本发明，而非对本发明保护的限制。

实施例

1、在298.15K及p^θ下，将一定量的钼酸钡纳米材料与浓度为0.26mol/L、体积为1.5mL的过量盐酸置于微量热仪中反应，测得反应焓变为-0.15399J，将反应液用10mL的比色管定容，用ICP测得钡离子浓度为1.089mg/L，计算得出参与反应的钼酸钡纳米材料的量为7.92980×10^-8mol，由此得出纳米反应体系的摩尔反应焓变为-1941.9kJ/mol；

2、在298.15K及p^θ下，将一定量的块体钼酸钡与浓度为0.26mol/L、体积为1.5mL的过量盐酸置于微量热仪中反应，测得反应焓变为-0.08500J，将反应液用10mL的比色管定容，用ICP测得钡离子浓度为1.514mg/L，计算得出参与反应的块体钼酸钡的量为1.10245×10^-7mol，由此得出块体反应体系的摩尔反应焓变为-771.0kJ/mol；

3、根据热力学势函数法，建立钼酸钡纳米反应体系及块体反应体系的联系，获得钼酸钡纳米材料与钼酸钡块体材料标准摩尔生成焓的关系为：

${\Delta }_f{H}_{m,A}^{\theta }(\mathrm{BaMo}{O}_4,\mathrm{bulk})-{\Delta }_f{H}_{m,A}^{\theta }(\mathrm{BaMo}{O}_4,\mathrm{nano})={\Delta }_r{H}_m^{\theta }(\mathrm{BaMo}{O}_4,\mathrm{nano})-{\Delta }_r{H}_m^{\theta }(\mathrm{BaMo}{O}_4,\mathrm{bulk})$

4、298.15K及P^θ下块体钼酸钡的标准摩尔生成焓最终可得纳米钼酸钡的标准摩尔生成焓

附图说明

图1为本发明实施联系纳米材料与对应块体材料的标准摩尔生成焓的热力学势函数法的原理示意图；

图2a为本发明实施例制备的钼酸钠颗粒的扫描电镜图；

图2b为本发明实施例制备的钼酸钠颗粒的颗粒粒度分析图；

图2c为本发明实施例制备的钼酸钠颗粒的透射电镜图；

图2d为本发明实施例制备的钼酸钠颗粒的高分辨率透射照片及规则衍射斑点；

图3为本发明纳米材料获取的热谱曲线图；

图4为本发明块体材料获取的热谱曲线图。