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吸附—自动催化理论
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zb19821212
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【答案】应助回帖
sm2011(金币+2, 博学EPI+1): 2012-02-06 10:17:28
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气体还原氮化法 一般地讲，高温固相反应法制得的发光粉比较容易结块，颗粒的粒径比较大，通常还需要进行后处理如粉碎等工艺。而对于硬度高，团聚严重的荧光粉而言，粉碎必然会造成颗粒表面的破坏，从而导致大量表面缺陷的产生，直接影响发光性能。另外，颗粒大小的分布也不均匀，使得粉体的堆积密度小而增大散射系数，降低了发光效率。另外，有些氮化物荧光粉合成时必要的金属或者金属氮化物，不仅价格昂贵，而且在空气中极不稳定，导致这些氮化物荧光粉的制备过程复杂，生产成本高。因此，需要开发合适的、简单的、成本低廉的合成方法来制备颗粒均匀、性能优异的氮化物荧光粉。 气体还原氮化法是一个行之有效的简单的合成二元系氮化物常用的方法，也是合成三元系或者多元系氮化物荧光粉的方法。例如，张青红等人在NH3中加热Al2O3到1000-1400oC就可以得到AlN粉末，其反应式为如下所示： 反应式：Al2O3 + 2NH3 ----> 2AlN + 3H2O (5) 氨气分解：2NH3 ----> N2 +3H2 (6) 氧化物还原：Al2O3 + 3H2 ----> 2Al + 3H2O (7) 金属氮化：2Al + N2 ----> 2AlN (8) 气体还原氮化包括两个过程：气体还原金属氧化物和金属单质的氮化，两个过程实际上都是一个气-固反应。气体还原金属氧化物的机理，现在普遍接受的观点是吸附-自动催化理论。这种理论认为，气体还原剂还原金属氧化物，分为以下几个步骤：第一步是气体还原剂如NH3被氧化物吸附。第二步是被吸附的还原剂分子与固体氧化物中的氧相互作用并产生新相。第三步是反应的气体产物从固体表面上解吸。在反应速度与时间的关系曲线上具有自动催化的特点。 吸附 MeO(s) + X(g) ----> MeO*X (吸附) (9) 反应 MeO*X(吸附) -----> Me*XO (吸附) (10) 解吸 Me*XO(吸附) -----> Me+XO(g) (11) MeO(s) + X(g) -----> Me+XO(g) (12) 气体还原金属氧化物总起来有以下过程：(1)气体还原剂分子由气流中心扩散到固体外表面而按吸附机理发生化学还原反应。(2)气体通过金属扩散到氧化物-金属界面上发生还原反应。(3)氧化物的氧通过金属扩散到金属-气体界面上可能发生反应。(4)气体反应产物通过金属转移到金属外表面。(5)气体反应产物从金属外表面扩散到气流中心而除去。金属单质的氮化过程就是被还原的金属与氮气进行反应得到金属氮化物的过程。 40年代邱发洛夫等提出的吸附自动催化理论把还原反应分解为三步：气体还原剂吸附在矿石铁氧化物的表面FeO+B—FeO．B；吸附还原剂与氧化物晶格中的氧原子发生反应，形成仍处于吸附状态的新相分子——还原产物FeO•B—Fe•BO；新相分子由矿石表面解吸Fe•BO一Fe+BO。该理论认为第二步产生的新相对反应起了催化作用，它使反应速度加快，呈指数函数急剧上升。 |
2楼2012-02-04 11:58:31
