Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 3

Khái niệm phản ứng pha rắn Một số loại phản ứng có sự tham gia của chất rắn (bao gồm phản ứng biến đổi đa hình, biến đổi cấu trúc, kết khối) Arắn + B rắn, lỏng, khí ABrắn + CDrắn ABrắn + Crắn Arắn Arắn
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 3 CHƯƠNG 3 – PHẢN ỨNG PHA RẮN1. Khái niệm phản ứng pha rắn.2. Nhiệt động học của các phản ứng pha rắn.3. Cơ chế của phản ứng pha rắn4. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng hóa học pha rắn5. Quá trình kết tinh từ pha rắn6. Quá trình tái kết tinh12/7/2010 1 604006 - chương 3 PHẢN ỨNG HÓA HỌC PHA RẮN 1. Khái niệm phản ứng pha rắn Một số loại phản ứng có sự tham gia của chất rắn (bao gồm phản ứng biến đổi đa hình, biến đổi cấu trúc, kết khối)Arắn + B rắn, lỏng, khí ABrắnABrắn + CDrắn ADrắn + BCrắn Chương này chỉ xét các phản ứng chỉ cóABrắn + Crắn ACrắn + Bk pha rắn không cóArắn Brắn + Ckhí sự tham gia của các pha khácArắn Brắn + Crắn12/7/2010 2 604006 - chương 3 PHẢN ỨNG HÓA HỌC PHA RẮN Chất rắn A + chất rắn B sản phẩm rắn C Rắn A Rắn B Phản ứng chỉ xảy ra ở bề mặt tiếp xúc hai pha.Chú ý: Về mặt nhiệt động học: phản ứng xảy ra Về mặt động học: tốc độ phản ứng ở nhiệt độthường rất thấp Đến khi đạt nhiệt độ cao nhấtđịnh: hình thành lớp sản phẩm mỏng ở chỗ tiếp xúchai pha. quá trình tạo mầm quá trình phát triển tinh thể sản phẩm12/7/2010 3 604006 - chương 3 Thảo luận1. Nhiệt động học của phản ứng pha rắn2. Cơ chế của phản ứng pha rắn : tạo mầm và phát triển tinh thể sản phẩm3. Đặc điểm phản ứng pha rắn.12/7/2010 4 604006 - chương 3 CƠ CHẾ PHẢN ỨNG PHA RẮNPhản ứng chỉ xảy ra tại bề mặt tiếp xúc giữa hai pha.1. Quá trình tạo mầm Đứt các liên kết cũ trong chất phản ứng hình thành liên kết mới trong sản phẩm Phản ứng chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao: các ion mới đủnăng lượng để dịch chuyển12/7/2010 5 604006 - chương 3 Phản ứng MgO + Al2O3 MgAl2O412/7/2010 6 604006 - chương 3 Quá trình tạo mầm phụ thuộc:Cấu trúc tinh thể của chất phản ứng và sản phẩm - giống nhau: dễ tạo mầm - khác nhau: khó tạo mầmPha cũ và pha mới (sản phẩm) có thông số mạnggần nhau dễ tạo mầm( Thông số mạng khác nhau nhỏ hơn 15%) 12/7/2010 7 604006 - chương 3 a. Bề mặt kết hợp b. Bề mặt bán kết hợp (xê dịch) c. Bề mặt không kết hợp. Hình - Tạo mầm trong pha rắn12/7/2010 8 604006 - chương 3 2.Quá trình phát triển tinh thể sản phẩmKhi đã có một lớp mầm tinh thể phát triển lớptinh thể. Để có sự phát triển tinh thể : phải có sự khuếch tán ngược chiều của các ion qua lớp sản phẩm Xảy ra phản ứng hóa học12/7/2010 9 604006 - chương 3 Chất phản ứng là khối cầu Quá trình lớn dần chất sản phẩm12/7/2010 10 604006 - chương 3 Phản ứng MgO + Al2O3 MgAl2O412/7/2010 11 604006 - chương 3 Kết luận: Phản ứng pha rắn có thể xảy ra theo 2 cơ chế: -Cơ chế động học: giai đoạn phản ứng là giai đoạn chậm nhất -Cơ chế khuếch tán: giai đoạn khuếch tán chậm nhấT Tùy thuộc nhiệt độ mà phản ứng có thể xảy ratheo cơ chế động học hay cơ chế khuếch tán. (khảo sát bằng thực nghiệm) 12/7/2010 12 604006 - chương 3 CHUẨN BN1.Quá trình tái kết tinh2.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng pha rắn:+ Ảnh hưởng của chất phản ứng: - trạng thái “hoạt động” - các phương pháp hoạt hóa chất rắn - Vai trò của chất khoáng hóa.+ Ảnh hưởng của nhiệt độ+ Ảnh hưởng của áp suất+ Ảnh hưởng của môi trường khí3.Các phản ứng pha rắn có mặt pha lỏng, khí. 12/7/2010 13 604006 - chương 3 QUÁ TRÌNH TÁI KẾT TINHKhái niệm: hình thành và lớn lên của tinh thể mới ítkhuyết tật và có định hướng tối ưu trong chất rắn bị biếndạng dẻo. Tinh thể biến dạng có năng lượng cao xu hướng sắp xếp lại trật tự12/7/2010 14 604006 - chương 3 Tạo mầm: -T0 tái kết tinh : xuất hiện mầm tinh thể mới T0TKT = a. T0nc - Tâm kết tinh xuất hiện ...