液相化学还原法制备纳米银焊膏及其连接性

液相化学还原法制备纳米银焊膏及其连接性
液相化学还原法制备纳米银焊膏及其连接性

高中化学知识点总结氧化还原反应

三、氧化还原反应 1、准确理解氧化还原反应的概念 1.1 氧化还原反应各概念之间的关系 (1)反应类型: 氧化反应:物质所含元素化合价升高的反应。 还原反应:物质所含元素化合价降低的反应。 氧化还原反应:有元素化合价升高和降低的反应。 (2)反应物: 氧化剂:在反应中得到电子(化合价降低)的物质-----表现氧化性 还原剂:在反应中失去电子(化合价升高)的物质-----表现还原性 (3)产物: 氧化产物:失电子被氧化后得到的产物-----具有氧化性 还原产物:得电子被还原后得到的产物-----具有还原性 (4)物质性质: 氧化性:氧化剂所表现出得电子的性质 还原性:还原剂所表现出失电子的性质 注意:a.氧化剂还原剂可以是不同物质,也可以是同种物质 b氧化产物、还原产物可以是不同物质,也可以是同种物质 C.物质的氧化性(或还原性)是指物质得到(或失去)电子的能力,与物质得失电子数目的多少无关(5)各个概念之间的关系如下图 1.2 常见的氧化剂与还原剂 (1)物质在反应中是作为氧化剂还是作为还原剂,主要取决于元素的化合价。 ①元素处于最高价时,它的原子只能得到电子,因此该元素只能作氧化剂,如+7价的Mn和+6价的S ②元素处于中间价态时,它的原子随反应条件不同,既能得电子,又能失电子,因此该元素既能作氧化剂,又能作还原剂,如0价的S和+4价的S ③元素处于最低价时,它的原子则只能失去电子,因此该元素只能作还原剂,如-2价的S (2)重要的氧化剂 ①活泼非金属单质,如F2、Cl2、Br2、O2等。 ②元素处于高价时的氧化物、高价含氧酸及高价含氧化酸盐等,如MnO2,NO2;浓H2SO4,HNO3;

液相法制备超细粉体的原理及特点

液相法制备超细粉体的原理及特点 一、超细粉体材料 任何固态物质都有一定的形状,占有相应空间,即具有一定的大小尺寸。我们通常所说的粉末或细颗粒,一般是指大小为1毫米以下的固态物质。 当固态颗粒的粒径在0.1μm一10μm之间时称为微细颗粒,或称为亚超细颗粒,空气中漂浮的尘埃,多数属于这个范围。 超细粉通常是指粒径为1 ~100nm的微粒子,其处于微观粒子和宏观物体之间的过渡状态。由于极细的晶粒大量处于晶界和晶粒内,缺陷的中心原子以及其本身具有的量子体积效应、量子尺寸效应、表面效应,介电限域效应和宏观量子隧道效应,使超细粉体材料在光、电、磁等方面表现出其他材料所不具备的特性,是重要的高科技的结构和功能材料,因而受到极大的关注,目前在冶金、化工、轻工、电子、航天、医学和生物工程等领域有着广泛的应用。 目前,超细粉的研究主要有制备、微观结构、宏观性能和应用等四个方面,其中超细粉的制备技术是关键,因为制备工艺和过程控制对纳米微粒的微观结构和宏观性能具有重要的影响。 二、液相法制备的主要特征 (1)可将各种反应的物质溶于液体中,可以精确控制各组分的含量,并实现了原子、分子水平的精确混合。 (2)容易添加微量有效成分,可制成多种成分的均一粉体。 (3)合成的粉体表面活性好。 (4)容易控制颗粒的形状和粒径。 (5)工业化生产成本较低。 (6)液相法可分为物理法和化学法 三、超细粉体的液相制备方法 制备纳米粉体的液相方法主要有液相沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。 (一)沉淀法 沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂,使得原料液中的阳离子形成各种形式的沉淀物,

然后再经过虑、洗涤、干燥,有时还需加热分解等工艺过程制得纳米粉体的方法。沉淀法具有设备简单、工艺过程易控制、易于商业化等优点,能制取数十纳米的超细粉。沉淀法可分为共沉淀法、直接沉淀法、均匀沉淀法和水解法等。 1、共沉淀法 在混合的金属盐溶液中加入合适的沉淀剂,由于解离的离子是以均一相存在于溶液中,经反应后可以得到各种成分具有均一相的沉淀,再进行热分解得到高纯超细粉体。 如果原料溶液中有2种或2种以上的阳离子,它们以均相存在于溶液中,加入沉淀剂进行沉淀反应后,就可得到成分均一的沉淀,这就是共沉淀法。它是制备含有2种以上金属元素的复合氧化物超微粉的重要方法。 采用共沉淀法制备纳米粉体,反应物需充分混合,使反应两相间扩散距离缩短,以有利于晶核形成,同时要注意控制生成产物的化学计量比。不足之处是过剩的沉淀剂会使溶液中的全部正离子作为紧密混合物同时沉淀。利用共沉淀法制备超细粉体时,洗涤工序非常重要。此外,离子共沉淀的反应速度也不易控制。 2、直接沉淀法 这种方法是使溶液中的金属阳离子直接与沉淀剂发生化学反应而形成沉淀物。 3、均匀沉淀法 均匀沉淀法是在溶液中加入某种物质,这种物质不会立刻与阳离子发生反应生成沉淀,而是在溶液中发生化学反应缓慢地生成沉淀剂。是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢而均匀地产生出来的方法。 该方法的优点是颗粒均匀致密,可以避免杂质的共沉淀。缺点是反应时间过长。 4、水解沉淀法 水解沉淀法是指通过原料溶液的PH值或者通过改变原料液温度而使金属离子水解产生沉淀。 水解沉淀法以无机盐为原料,具有原料便宜、成本低的优势,是最经济的制备方法。除此之外,它还具有诸多优点,最显著的一点就是可以在常温常压条件下,采用简单的设备,于原子、分子水平上通过反应、成核、成长、收集或处理而获得高纯度的、组分均一的、尺寸达几十纳米的超细体。此外它还可以精确控制化学组成,容易添加微量的有效成分,制备粉体的表面活性好。易控制颗粒的形状和粒径。但是,因为必须通过液固分离才能得到沉淀物,要完全洗净无机杂质离子较困难;另一个需要特别重视的问题是容易形成团聚体,如控制不当,团聚将会严重影响分体的后续使用。 (二)溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶工艺是60年代发展起来的一种超细粉体的制备工艺,它是指金属有机或无机化合

纳米材料的制备方法

1化学气相沉积法 1.1化学气相沉积法的原理 化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition (CVD) )是通过气相或者在基板表面上的化学反应,在基板上形成薄膜。化学气相沉积方法实际上是化学反应方法,因此。用CVD方法可以制备各种物质的薄膜材料。通过反应气体的组合可以制备各种组成的薄膜,也可以制备具有完全新的结构和组成的薄膜材料,而且即使是高熔点物质也可以在很低的温度下制备。 用化学气相沉积法可以制备各种薄膜材料、包括单元素物、化合物、氧化物、氮化物、碳化物等。采用各种反应形式,选择适当的制备条件——基板温度、气体组成、浓度和压强、可以得到具有各种性质的薄膜构料。化学气相沉积的化学反应形式.主要有热分解反应、氢还原反应、金属还原反应、基板还原反应、化学输运反应、氧化反应、加水分解反应、等离子体和激光激发反应等。 化学气相沉积法制备纳米碳材料的原理是碳氢化合物在较低温度下与金属纳米颗粒接触时通过其催化作用而直接生成。化学气相沉积法制备碳纳米管的工艺是基于气相生长碳纤维的制备工艺。在研究气相生长碳纤维早期工作中就己经发现有直径很细的空心管状碳纤维,但遗憾的是没有对其进行更详细的研究[4]。直到Iijima在高分辨透射电子显微镜发现产物中有纳米级碳管存在,才开始真正的以碳纳米管的名义进行广泛而深入的研究。 化学气相沉积法制备碳纳米管的原料气,国际上主要采用乙炔,但也采用许多别的碳源气体,如甲烷、一氧化碳、乙烯、丙烯、丁烯、甲醇、乙醇、二甲苯等。在过渡金属催化剂铁钴镍催化生成的碳纳米管时,使用含铁催化剂,多数得到多壁碳纳米管;使用含钴催化剂,大多数的实验得到多壁碳纳米管;过渡金属的混合物比单一金属合成碳纳米管更有效。铁镍合金多合成多壁碳纳米管,铁钴合金相比较更容易制得单壁碳纳米管。此外,两种金属的混合物作为催化剂可以大大促进碳纳米管的生长。许多文献证实铁、钴、镍任意两种的混合物或者其他金属与铁、钴、镍任何一种的混合物均对碳纳米管的生长具有显著的提高作用,不仅可以提高催化剂的性能,而且可以提高产物的质量或者降低反应温度。催化裂解二甲苯时,将适量金属铽与铁混合,可以提高多壁碳纳米管的纯度和规则度。因而,包括像烃及一氧化碳等可在催化剂上裂解或歧化生成碳的物料均有形成碳纳米管的可能。Lee Y T 等[5]讨论了以铁分散的二氧化硅为基体,乙炔为碳源所制备的垂直生长的碳纳米管阵列的生长机理,并提出了碳纳米管的生长模型。Mukhopdayya K等[6]提出了一种简单而新颖的低温制备碳纳米管阵列的方法。该法以沸石为基体,以钴和钒为催化剂,仍是以乙炔气体为碳源。Pna Z W等[7]以乙炔为碳源,铁畦纳米复合物为基体高效生长出开口的多壁碳纳米管阵列。 1.2评价 化学气相沉积法该法制备的纳米微粒颗粒均匀,纯度高,粒度小,分散性好,化学反应活性高,工艺可控和连续,可对整个基体进行沉积等优点。此外,化学气相沉积法因其制备工艺简单,设备投入少,操作方便,适于大规模生产而显示出它的工业应用前景。因此,化学气相沉积法成为实现可控合成技术的一种有效途径。化学气相沉积法缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展,由此衍生出来的许多新技术,如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。化学气相沉积法是纳米薄膜材料制备中使用最多的一种工艺,广泛应用于各种结构材料和功能材料的制备。用化学气相沉积法可以制备几乎所有的金属,氧化物、氮化物、碳化合物、复合氧化物等膜材料。总之,随着纳米材料制备技术的不断完善,化学气相沉积法将会得到更广泛的应用。

液相法制备纳米颗粒的机制.

液相法制备纳米颗粒的机制 液相法是在液体状态下通过化学反应制备纳米材料方法的总称,又称为湿化学法或溶液法。纳米材料的液相制备方法分为:沉淀法、溶胶-凝胶(Sol-Gel)法、水热法、化学还原法、化学热分解法、微乳液法、声化学法、电化学法和水中放电法等9种。用液相化学法合成纳米颗粒能够较好地控制颗粒大小、形状和粒径分布。为了充分利用化学法的优点,需要充分了解这种方法制备纳米颗粒的形成机制,这涉及到:晶体化学、热力学、相平衡以及反应动力学的基本原理。从液相中生成固相颗粒,要经过成核、生长、凝结、团聚等过程。 1 液相中生成固相颗粒的机理 1.1 成核 为了从液相中析出大小均匀一致的固相颗粒,必须使成核和长大这两个过程分开,以便使已成核的晶核同步地长大,并在生长过程中不再有新核形成。在纳米颗粒形成的最初阶段,都需要有新相的核心形成。新相的形核过程可以被分为两种类型,即自发形核与非自发形核过程。所谓自发形核指的是整个形核过程完全是在相变自由能的推过下进行的,而非自发形核则指的是除了有相变自由能作推动力之外,还有其他的因素起到了帮助新相核心生成的作用。 图1 析出固体时液相中溶质浓度随时间的变化情况 如图1所示,在整个成核和生长过程中液相内与析出物相应的物质的量浓 度是变化的。在阶段Ⅰ浓度尚未达到成核所要求的最低过饱和浓度*min c ,因此 无晶核形成。当液相中溶液浓度超过*min c 后即进入成核阶段Ⅱ。 作为自发形核的例子,我们考虑一个从过饱和溶液中析出一个球形的固相核心的过程。设新相核心的半径为r ,因而形成一个新相核心时体自由能将变化3 43C r G π?,其中C G ?为从溶液中析出单位体积晶核时伴随的自由能变化。

3 氧化还原与电化学

3 氧化还原与电化学 一、实验目的 1.了解原电池的组成及其电动势的粗略测定; 2.认识浓度、介质的酸碱性对氧化还原的影响; 3.认识一些中间价态物质的氧化还原性; 4.了解电化学腐蚀的基本原理及其防止的方法。 二、实验原理 1.原电池组成和电动势 利用氧化还原反应产生电流的装置叫做原电池。 原电池负极氧化反应 正极还原反应 正负极间必须用盐桥连接。 原电池电动势应为 2.浓度、介质对电极电势和氧化还原反应的影响 (1)浓度对电极电势的影响 例如: (2)介质的酸碱性对电极电势的影响 例如: (a) 2Zn e -2Zn +=22Cu e Cu ++=E E ??=正 - 负 22Zn e Zn +-=2220.059 Zn /Zn Zn /Zn lgc(Zn )2+θ++?=?+ 32C 1O 6H 6e C 13H O -+- +++? 1.45V θ?=3 3 63 C1O /C1C1O /C1[c(C1O )/c ][c(H )/c ]0.0591g 6[c(C1)/c ] - - -- - +-=+θθθ ??

(b) (c) (d) 3.物质的氧化还原性 例如 4.电化学腐蚀及其防止 吸氧腐蚀阳极 阴极 差异充气腐蚀 表面处高大,为阴极; 深处低,小,为阳极。 防腐蚀可用牺牲阳极法、外加电流法、缓蚀剂法。乌洛托品(六次甲基四胺)可作钢铁在酸性介质中的缓蚀剂。 三、仪器和药品 1.仪器 直流伏特计(0~3 V )(公用)盐桥(公用)① 242MnO 8H 5e Mn 4H O -++ +++?22448 42MnO /Mn MnO /Mn [c(MnO )/c ][c(H )/c ]0.0591g 5[c(Mn )/c ] -+-+ -θ+θθ +θ?=? +422MnO 2H O 3e MnO (s)4OH -- +++?MnO /MnO 4 2 4 2 44 MnO /MnO [c(MnO )/c ]0.0591g 3[c(OH )/c ]---θ θ -θ?=?+()244MnO e MnO --????→+←????强碱介质224 444 42MnO /MnO MnO /MnO 4[c(MnO )/c ]0.0591g [c(MnO )/c ] -----θ θ -θ?? +?2242PbS 4H O HAcPbSO ()4H O +↓+白色2422222MnO 6H 5H O 2Mn 5O 8H O -++ ++=++2Fe Fe 2e + =+22O 2H O 4e 4OH - ++=22 2O 4 O /OH O /OH p /p 0.059 1g 4[c(OH )/c ]- - θθ -θ?=? +2 O p 2 /O OH ?- 2 O p 2 /O OH ?-

纳米材料的制备方法及其研究进展

纳米材料的制备方法及其研究进展纳米材料的制备及其研究进展 摘要:综述了纳米材料的结构、性能及发展历史;介绍了纳米材料的制备方法及最新进展;概述了纳米材料在各方面的应用状况和前景;讨论了目前纳米材料制备中存在的问题。 关键词:纳米材料;结构与性能;制备技术;应用前景;研究进展 1 引言 纳米微粒是由数目极少的原子或分子组成的原子群或分子群,微粒具有壳层结构。由于微粒的表面层占很大比重,所以纳米材料实际是晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组合,纳米材料具有大量的界面,晶界原子达15%-50%。 这些特殊的结构使得纳米材料具有独特的体积效应、表面效应,量子尺寸效应、宏观量子隧道效应,从而使其具有奇异的力学、电学、磁学、热学、光学、化学活性、催化和超导性能等特性,使纳米材料在国防、电子、化工、冶金、轻工、航空、陶瓷、核技术、催化剂、医药等领域具有重要的应用价值,美国的“星球大战计划”、“信息高速公路”,欧共体的“尤里卡计划”等都将纳米材料的研究列入重点发展计划;日本在10年纳米微粒的制备方法 1 纳米微粒的制备方法一般可分为物理方法和化学方法。制备的关键是如何控制颗粒的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。 1.1 物理方法 1.1.1 蒸发冷凝法

又称为物理气相沉积法,是用真空蒸发、激光、电弧高频感应、电子束照射等方法使原料气化或形成等离子体,然后在介质中骤冷使之凝结。特点:纯度高、结晶组织好、粒度可控;但技术设备要求高。根据加热源的不同有: (1)真空蒸发-冷凝法其原理是在高纯度惰性气氛(Ar,He)下,对蒸发物质进行真空加热蒸发,蒸气在气体介质中冷凝形成超细微粒。1984年Leiter[2]等首次用惰性气体沉积和原位成型方法,研制成功了Pd、Cu、Fe 等纳米级金属材料。1987 年Siegles[3]采用该法又成功地制备了纳米级TiO2 陶瓷材料。这种方法是目前制备纳米微粒的主要方法。特点:粒径可控,纯度较高,可制得粒径为5~10nm的微粒。但仅适用于制备低熔点、成分单一的物质,在合成金属氧化物、氮化物等高熔点物质的纳米微粒时还存在局限性。 (2)激光加热蒸发法是以激光为快速加热源,使气相反应物分子是利用高压气体雾化器将-20~-40OC的氦气和氩气以3倍于音速的速度射入熔融材料的液流是以高频线圈为热源,使坩埚是用等离子体将金属等的粉末熔融、蒸发和冷凝以获得纳米微粒。特点:微粒纯度较高,粒度均匀,是制备氧化物、氮化物、碳化物系列、金属系列和金属合金系列纳米微粒的最有效的方法,同时为高沸点金属纳米微粒的制备开辟了前景。但离子枪寿命短、功率小、热效率低。目前新开发出的电弧气化法和混合等离子体法有望克服以上缺点。 (6)电子束照射法1995年许并社等人[4]利用高能电子束照射母材,成功地获 得了表面非常洁净的纳米微粒,母材一般选用该金属的氧化物,如用电子束照射 Al2O3 后,表层的Al-O 键被高能电子“切断”,蒸发的Al原子通过瞬间冷凝,形核、长大,形成Al的纳米微粒,但目前该方法获得的纳米微粒限于金属纳 米微粒。 1.1.2 物理粉碎法

电化学直接还原

In situ synchrotron di?raction of the electrochemical reduction pathway of TiO 2q R.Bhagat a,*,D.Dye b ,S.L.Raghunathan b ,R.J.Talling b ,D.Inman b ,B.K.Jackson b , K.K.Rao c ,R.J.Dashwood a a University of Warwick,Coventry CV47AL,UK b Imperial College,London SW72AZ,UK c Metalysis,Rotherham S635DB,UK Received 2November 2009;received in revised form 17May 2010;accepted 20May 2010 Available online 16June 2010 Abstract Despite over ten years of work into the low-cost electrowinning of Ti direct from the oxide,the reduction sequence of TiO 2pellets in molten CaCl 2has been the subject of debate,particularly as the reduction pathway has been inferred from ex situ studies.Here,for the ?rst time white beam synchrotron X-ray di?raction is used to characterize the phases that form in situ during reduction and with $100l m resolution.It is found that TiO 2becomes sub-stoichiometric very early in reduction,facilitating the ionic conduction of O ions,that CaTiO 3persists to nearly the end of the process and that,?nally,CaO forms just before completion of the process.The method is quite generally applicable to the in situ study of industrial chemical processes.Implications for the industrial scale-up of this method for the low-cost production of Ti are drawn. ó2010Acta Materialia Inc.Published by Elsevier Ltd.All rights reserved. Keywords:Electrochemistry;Titanium;Synchrotron radiation;XRD;Phase transformation kinetics 1.Introduction In the FFC Cambridge process,metal oxides are electro-chemically reduced to metal using a molten chloride ?ux [1].Currently the Kroll process is used to produce Ti from rutile [2];potentially,the FFC process may lead to a step change in the cost of extraction of this and other alloy systems. The process involves the progressive reduction and deox-idation of a porous TiO 2pellet cathode in a molten halide salt [1].At the cathode TiO 2is reduced to Ti.The oxide ions dissolve into CaCl 2and then migrate to a C anode,forming CO 2and CO.This reduction pathway has been studied using pellet reductions [3],metal-cavity electrode [4–6]and thin-?lm electrode experimentation [7,8].Using cyclic voltamme-try and X-ray di?raction (XRD)analysis of thin ?lms after each event,the electrochemical events C4,C3,C20 ,C2and C1,corresponding to reactions (1)–(6),respectively,have been identi?ed during reduction.Despite being observed in XRD,the formation of CaTiO 3was not observed on the vol-tammograms and was therefore believed to form via a chem-ical reaction [9]. 2TiO 2t2e à!Ti 3O 5tO 2àe1T2Ti 3O 5t2e à!3Ti 2O 3tO 2à e2TCaTiO 3t2e à!Ca 2ttTiO t2O 2àe3TTi 2O 3t2e à!2TiO tO 2àe4TTiO t2e à!2TiO tO 2àe5TTiO 2tCa 2ttO 2à!CaTiO 3 e6T 1359-6454/$36.00ó2010Acta Materialia Inc.Published by Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.actamat.2010.05.041 q R.J.D.and D.D.conceived and designed the study.B.K.J.,R.J.D.and D.D.designed the apparatus,which B.K.J.built and commissioned.R.B.,R.J.D.,D.D.,S.L.R.,R.J.T.and K.K.R.conducted the experiments.R.B.and S.L.R.analysed the data with support from R.J.T.,R.J.D.and D.D.The paper was written by R.B.with contributions and editing from R.J.D.,D.D.,D.I.,R.J.T.and S.L.R.* Corresponding author. E-mail address:r.bhagat@https://www.360docs.net/doc/8d17246492.html, (R.Bhagat). https://www.360docs.net/doc/8d17246492.html,/locate/actamat Acta Materialia 58(2010) 5057–5062

化学还原法制备石墨烯的研究进展

化学还原法制备石墨烯的研究进展近年来,研究人员利用多种方法开展了石墨烯的制备工作,主要包括化学剥离法、金属表面外延法、SiC表面石墨化法和化学还原法等[1]。目前应用最广泛的合成方法是化学还原法。石墨烯在氧化的过程中会引入一些化学基团,如羧基(-COOH)、羟基(-OH)、羰基(-C = O)和环氧基(-C-O-C)等,这些基团的生成改变了C-C之间的结合方式,导致氧化石墨烯的导电性急剧下降,并且使具有的各种优异性能也随之消失。因此,对氧化石墨烯进行还原具有非常重要的意义,主要是先将氧化石墨烯分散(借助高速离心、超声等)到水或有机溶剂中形成稳定均相的溶胶,再按照一定比例用还原剂还原,得到单层或者多层石墨烯。还原得到的石墨烯有望在电子晶体管、化学传感器、生物基因测序以及复合材料等众多领域广泛应用。 目前,制备氧化石墨烯的技术已经相当成熟,其层间距(0.7~1.2 nm)较原始石墨烯层间距大,更有利于将其他物质分子插入。研究表明氧化石墨烯表面和边缘有大量的羟基、羧基等官能团,很容易与极性物质发生反应,得到改性氧化石墨烯。氧化石墨烯的有机改性可使其表面由亲水性变为亲油性,表面能降低,从而提高与聚合物单体或聚合物之间的相容性,增强氧化石墨烯与聚合物之间的粘接性。如果使用适当的剥离技术(如超声波剥离法、静电斥力剥离法、热解膨胀剥离法、机械剥离法、低温剥离法等),那么氧化石墨烯就能很容易的在水溶液或有机溶剂中分散成均匀的单层氧化石墨烯溶液,使利用其反应得到石墨烯成为可能。氧化还原法最大的缺点是制备的石墨烯有一定的缺陷,因为经过强氧化剂氧化得到的氧化石墨烯,并不一定能被完全还原,可能会损失一部分性能,如透光性、导热性,尤其是导电性,所以有些还原剂还原后得到的石墨烯在一定程度上存在不完全性,即与严格意义上的石墨烯存在差别。但氧化还原方法价格低廉,可以制备出大量的石墨烯,所以成为目前最常用制备石墨烯的方法。

化学还原反应的危险性及预防措施(正式)

编订:__________________ 单位:__________________ 时间:__________________ 化学还原反应的危险性及预防措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号:KG-AO-2771-98 化学还原反应的危险性及预防措施 (正式) 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 如硝基苯在盐酸溶液中被铁粉还原成苯胺、邻硝基苯甲醚在碱性溶液中被锌粉还原成邻氨基苯甲醚、使用保险粉、硼氢化钾、氢化锂铝等还原剂进行还原等。 还原过程的危险性分析及防火要求: (1)无论是利用初生态还原,还是用催化剂把氢气活化后还原,都有氢气存在(氢气的爆炸极限为4%—75%),特别是催化加氢还原,大都在加热、加压条件下进行,如果操作失误或因设备缺陷有氢气泄漏,极易与空气形成爆炸性混合物,如遇着火源即会爆炸。所以,在操作过程中要严格控制温度、压力和流量;车间内的电气设备必须符合防爆要求。电线及电线接线盒不宜在车间顶部敷设安装;厂房通风要好,应采

用轻质屋顶、设置天窗或风帽,以使氢气及时逸出;反应中产生的氢气可用排气管导出车间屋项,并高于屋脊2m以上,经过阻火器向外排放;加压反应的设备应配备安全阀,反应中产生压力的设备要装设爆破片;安装氢气检测和报警装置。 (2)还原反应中所使用的催化剂雷氏镍吸潮后在空气中有自燃危险,即使没有着火源存在,也能使氢气和空气的混合物引燃形成着火爆炸。因此,当用它们来活化氢气进行还原反应时,必须先用氮气置换反应器内的全部空气,并经过测定证实含氧量降到标准后,才可通人氢气;反应结束后应先用氮气把反应器内的氢气置换干净,才可打开孔盖出料,以免外界空气与反应器内的氢气相遇,在雷氏镍自燃的情况下发生着火爆炸,雷氏镍应当储存于酒精中,钯碳回收时应用酒精及清水充分洗涤,过滤抽真空时不得抽得太干,以免氧化着火。 (3)固体还原剂保险粉、硼氢化钾、氢化铝锂等都是遇湿易燃危险品,其中保险粉遇水发热,在潮湿空

气相与液相法制备纳米材料

液相制备纳米材料的原理、方法、形成机理和结构 液相法实在液体状态下通过化学反应制取纳米材料方法的总称,又称为湿化学法或溶液法。现在,有各种各样的制备方法,文献中无公认一致的分类方法,相反还有些凌乱。为清晰醒目,特点明显,便于理解。这里将液相材料的纳米制备方法分为:沉淀法、溶胶-凝胶(sol-gel)法、水热法、化学还原法、化学热分解法、微乳胶法、声化学法、电化学法和水中放电法等中。 3.1 沉淀法 3.1.1 共沉淀和分步沉淀 不论溶液中有一种还是几种离子,都能够同时生成沉淀的反应,就是共沉淀。一般沉淀法的工艺流程可表示为图3.1所示。分步沉淀则是反应中有多种可能的沉淀物,依次一个个地进行沉淀,称之为分步沉淀。 Raming等人就用了共沉淀和分步沉淀两种方法制备了掺Y的四方Zr+Fe3O4纳米粉末。在共沉淀中,他们将ZrOCl2.8H2O和YCl3与FeCl3.6H2O的混合溶液,缓慢的加入到剧烈搅拌含有质量分数为25%、PH值约为14的氨水中,产生出的金属与氢氧化物混合的直接沉淀物。在分步沉淀法中,他们用了两种不同的步骤。第一种是先沉淀三氧化二铁,再沉淀氧化锆,简写成SPHZ;第二种则倒过来,

先沉淀氧化锆,再沉淀氧化铁,简写成SPZH。第一种具体操作是,将八水氯酸锆和YCl3的水溶液加到碱性的悬浮着氧化铁粒子的溶液中,因此是先沉淀氧化铁,再沉淀氧化锆。第二种分步沉淀则是将六水氯化铁水溶液加到悬浮有氧化锆粉末粒子的碱性溶液中,因此是先沉淀氧化锆,再沉淀氧化铁。这两种分步沉淀中,都是在剧烈搅拌中,将酸性的金属离子加入到碱性的氨水中,在悬浮液中导致金属氢氧化物的爆炸式成核。经水洗后,在100℃下干燥成胶状,再在 500-700℃温度内煅烧2h,以得到完全的晶体物质。 3.1.2 均匀沉淀 无论是在CP还是在SP中,由于沉淀剂在金属溶液中的加入,哪怕是沉淀剂加入量很少,并不断的搅拌,在局部溶液中的沉淀剂浓度都可以变得很高,于是这些地方就首先沉淀,使沉淀变得不均匀,必须在溶液中消除不均匀的沉淀,而使整个溶液中均匀的生成沉淀。原则上讲,只要能保证溶液中均匀成核,核又能够均匀的长大,就能够达到均匀沉淀的目的。应当说,目前仍然没有行之有效的办法,但已经取得了不少有价值的认识和了解。Eshuis等人在评述了以前很多作者在研究均匀沉淀ZnS纳米粒子方面取得成就以及存在的相互矛盾的解释后,在他们的实验基础上提出了一个4步模型,认为能够很好的解释实验结果,并认为可以适用于其他类似反应。他们使用硫代乙酰胺和锌酸盐溶液,发现溶液的PH值、阳离子的形式、连续相的黏度以及搅拌程度,对于粒子的形成、粒子尺寸和形貌都有影响,但是,PH值的影响最大,阳离子形式,即是什么样的阳离

实验七--氧化还原反应与电化学

实验七 氧化还原反应与电化学 一.实验目的 1. 了解测定电极电势的原理及方法 2. 掌握用酸度计测定原电池电动势的方法 3. 了解原电池、电解池的装置及作用原理 二.实验原理 1.电极电势的测定 E (Zn 2+/Zn)电极电位的测定 (-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3)??KCl(饱和)?Hg 2Cl 2,Hg (Pt) (+) 测测甘汞E E E E E E E E -=-=-=-=+++-+V 2415.0)/Zn Zn () /Zn Zn (V 2415.0)/Zn Zn ()(222 ()()() ++++ =22O 2Zn lg 216059.0Zn Zn Zn Zn c E E 理论 2.浓度对电极电势的影响 对于任意一个电极反应 氧化型物质 + z e - 还原型物质 )()(lg 05916.0)O/R ()O/R (还原态氧化态c c z E E += c (氧化态)增大或c (还原态)减小,E (O/R)变大;c (氧化态) 减小或c (还原态)增大,E (O/R) 减小。对比下面三个原电池 (1)(-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)?Cu (+) (2)(-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ [Cu(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ?Cu (+) (3)(-) Zn ?[Zn(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)?Cu (+) 电池(2)中正极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小,则正极的电极电势变小;(3)中负极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小,则负极的电极电势变小,故电动势 E 3 >E 1 >E 2。 3.酸度对电极电势的影响 含氧酸盐的氧化性随介质溶液的酸度的增加而增强,如 O H 7Cr 2 e 6H 14O Cr 23272+=+++-+- ) Cr ()H ()O Cr (lg 605916.0)/Cr O Cr ()/Cr O Cr (321427232723272++-+-+-?+=c c c E E

化学还原法制备银纳米颗粒

Vol.25No.2安徽工业大学学报第25卷第2期April2008J.ofAnhuiUniversityofTechnology2008年4月 文章编号:1671-7872(2008)02-0120-03 化学还原法制备银纳米颗粒 晋传贵1a,姜山1a,陈刚1b,2 (1.安徽工业大学a.材料科学与工程学院;b.冶金与资源学院,安徽马鞍山243002;2.马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000) 摘要:在70℃时采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氢氧化钠的混合水溶液,利用葡萄糖还原硝酸银制备了银纳米颗粒。采用X射线衍射(XRD)、能量分散谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的银纳米颗粒进行了表征。结果表明该法制备的银颗粒为纯的银纳米颗粒,呈球形,粒径分布集中在20~50nm之间。 关键词:银;纳米颗粒;化学还原法 中图分类号:O614.122文献标识码:A PreparationofSilverNanoparticlesbyChemicalReductionMethod JINChuan-gui1a,JIANGShan1a,CHENGang1b,2 (1.AnhuiUniversityofTechnologya.SchoolofMaterialsScienceandEngineering;b.SchoolofMetallurgyandResources,Maanshan243002,China;2.TechnologyCenter,Ma'anshanIron&SteelCo.Ltd.,Ma'anshan243000,China) Abstract:SilvernanoparticlesarepreparedbyreductionofaqueoussolutionofAgNO3inthepresenceofpolyvinylpyrrolidone(PVP)andNaOHatthetemperatureof70℃,glucosewasusedforthereductionagent.ThesilvernanoparticleswerecharacterizedbyusingX-raydiffraction(XRD),energydispersivespectrometer(EDS)andscanningelectronmicroscope(SEM).Theresultsshowedthatthesilvernanoparticlesproducedbythismethodarepureandsphericalwithnarrow-dispersedsizedistributionrangingfrom20nmto40nm. Keywords:silver;nanoparticles;chemicalreductionmethod 银纳米颗粒由于其优良的传热导电性、表面活性、表面能和催化性能,在电子、催化、光学等领域具有很大的潜在应用价值[1-2],越来越受到广泛的关注。近年来,银纳米颗粒制备技术迅速发展,制备方法多种多样。按反应条件,主要包括还原剂还原[3]、光照、电极电解、超声电化学法[4]、辐射化学还原法、微乳液法[5]等。这些方法有的工艺控制难度大、产物不稳定;有的设备较为复杂,难以批量化生产。化学还原法因其设备简单、操作方便,成为制备超细银粉的主要方法。本研究采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂和价格低廉、还原能力温和的葡萄糖作还原剂,用简单工艺制备银纳米颗粒。 1实验 称取15g葡萄糖和5gPVP,配制成300mL混合水溶液,利用氢氧化钠溶液调节其pH值至11;称取6g硝酸银配制成100mL水溶液。在恒温水浴锅中将上述溶液加热至70℃,将硝酸银溶液以30滴/min的速度均匀地滴加到葡萄糖混合溶液中,搅拌15min得到黑色悬浊液。将此悬浊液离心分离,所得固体沉淀用去离子水和无水醇各洗涤3遍,于50℃下真空干燥,得黑色粉末试样。采用日本理学Rigaku公司的D/Max-2500型X射线衍射仪表征样品的晶型和粒度;采用扫描电子显微镜(philips-xl-30)附属能谱仪测定样品成收稿日期:2007-09-18 基金项目:863项目资助(2006AA03Z466) 作者简介:晋传贵(1966-),男,安徽无为人,教授,博士。

最新初中化学还原反应

还原反应 一、C还原氧化铜 1、实验装置 2、操作: (1)将炭和氧化铜混合均匀,放入大试管中高温加热 (2)将生成的气体通入澄清石灰水 (3)看到明显的现象后,先将导管移出石灰水,在停止加热(防止倒吸使试管炸裂) 3、现象及化学方程式 黑色固体逐渐变为红色 大试管 C + 2CuO ==== 2Cu + CO2 澄清石灰水变浑浊 小试管 CO2 + Ca(OH)2 ==== CaCO3 +H2O 思考:1CO2外,还可能有CO,生成该气体的化学方程式: C + CO==== 2 CO 2、该实验设计的缺陷:缺少尾气处理装置 相关化学反应:2Fe2O3 + 3C ==== 4Fe + 3CO2 2FeO + C ==== 2Fe + CO2 CO2 + C ==== 2CO 高温 高温 高温 高温 高温 高温

二、H2还原氧化铜 实验装置: 1、操作顺序:氢——灯——灯——氢(先通氢气的目的:排尽试管中的空气,防止加热时爆炸) 2、现象:黑色粉末逐渐变为红色,试管内壁出现水雾 3、实验结论:氢气和氧化铜加热条件下反应生成铜和水 H22O + Cu 三、CO还原氧化铜 实验装置:

1、操作步骤:先通CO 再加热(排尽试管内空气,防止加热时爆炸)。看到明显现象后,先停止加热,再停止通入CO A 、黑色固体逐渐变为红色: 2+ Cu 2、现象及化学方程式 B 、澄清石灰水变浑浊:CO 2 3 +H 2O C 、气体燃烧,产生蓝色火焰:2 3、结论:2+ Cu 还原性 4、通过该实验可得到CO 的性质 可燃性 5、装置C 的作用:进行尾气处理(防止气体污染空气) 必修一:第二章 自然环境中的物质运动和能量交换

高中化学 氧化还原反应和电化学

第六章 氧化─还原反应和电化学 Chapt e r 6 Oxidation-Reduction Reactions & Electrochemistry 本章研究另一类化学反应──氧化─ 还原反应(有电子转移的反应) §6-1 氧化─ 还原反应 Oxidation —Reduction Reactions 一、氧化数(Oxidation Number ) 1.氧化数是一个经验值,是一个人为的概念。 2.引入此概念,有以下几方面的应用: (1) 判断是否发生氧化──氧化数升高、氧化反应、还原剂 reducing agent ( reductant );氧化数降低、还原反应、氧化剂 oxidizing agent ( oxidant )。 (2) 计算氧化──还原当量 (3) 配平氧化──还原反应方程式 (4) 分类化合物,如Fe ( Ⅲ )、Fe (Ⅱ);Cu (Ⅰ)、Cu (Ⅱ)。 引入氧化数,可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下,实现上述四点。 3.怎样确定氧化数 (1) 在离子化合物中,元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。 (2) 在共价化合物中,元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。 a .在非极性键共价分子(单质)中,元素的氧化数为零,如P 4、S 8、Cl 2中P 、S 、Cl 的氧化数都为零; b .在极性键共价分子中,元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数,例如: 11H :F +-,1 1 11(-2) H :O :H +--+,11 0011(1) H :O :O:H +--+-,11 +11 (0) H ::F O +--。 (3) 具体规定: a .单质的氧化数为零,例如P 4、S 8中P 、S 的氧化数都为零,因为P -P 和 S -S 键中共用电子对没有偏移; b .除了在NaH 、CaH 2、NaBH 4、LiAlH 4中氢的氧化数为-1以外,氢的氧 化数为+1; c .所有氟化物中,氟的氧化数为-1; d .氧的氧化数一般为-2,但有许多例外,例如2O (1/2)--、22O (1)- -、3O (1/3)--、 21/2O ()++、2OF 2)(+等; 目前元素的最高氧化数达到+8,在OsO 4、RuO 4中,Os 和Ru 的氧化数均 为+8,其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如:Na 2Cr 2O 12和CrO 5 中,Cr 的氧化数为+6,因为这些化合物中有22O - (O 的氧化数为-1)存在;

化学还原沉淀法处理含铬废水的试验研究

【摘要】铬是环境中主要污染物,含铬废水如不加以有效的处理,对环境和人体都会造成极大的危害。含铬废水的处理方法很多,本文主要介绍了化学还原沉淀法处理含铬废水,结合试验,研究了原液ph值、还原剂投放量对铬离子还原的影响,获得了化学还原沉淀法处理含铬废水的最佳参数值。 【关键词】化学还原沉淀法;含铬废水;原液ph值;还原剂;去除率 铬是环境中一种主要的污染物,其化合物主要以cr(ⅱ)、cr(ⅲ)和cr(ⅵ)的形式存在,但以cr(ⅲ)和cr(ⅵ)的化合物最为常见。在环境监测中,通常以总铬和cr(ⅵ)的质量浓度来衡量环境中水质的污染程度。其毒性则以cr(ⅵ)最强。目前,对于含铬废水的处理积累了许多有效的方法,包括物理法、化学法、物理化学法及生物法。其中,主要以化学法为主,占实际工程应用的很大比重。本文结合试验,主要讨论采用化学还原沉淀法处理含铬废水,以获得了化学还原沉淀法处理含铬废水的最佳参数值,为实际应用提供实验数据。 1.实验方法 1.1 药品及仪器 分光光度计:上海奥析科学仪器有限公司,752n; ph计:贵阳学通生产,phs-25c; 电子天平:广东衡之杰公司,fa/ja系列。 丙酮(ch3coch3):分析纯; 无水亚硫酸钠(na2so3):分析纯; 氢氧化钠(naoh):分析纯; 重铬酸钾(k2cr2o7):分析纯; 焦亚硫酸钠(na2s2o5):分析纯; 高锰酸钾(kmno4):分析纯。 1.2 实验方法 (1)铬离子储备溶液的配制 配制2000mg/l的铬离子储备液。储备液需放在避光的地方,封闭严实,每次提取应当注意不能污染原液且储备液应尽快使用,不得放置过久的时间。 (2)铬浓度的测定 在酸性溶液中,铬离子与二苯碳酰二肼反应,生成紫红色化合物,其最大吸收波长为540nm,吸光度与浓度的关系符合比尔定律。cr6+与显色剂的显色反应一般控制酸度在0.05~0.3mol/l(1/2h2so4)范围,以0.2mol/l时显色最好。显色前,水样应调至中性。显色温度和放置时间对显色有影响,在15℃时,5~15min颜色即可稳定。 (3)铬标准曲线的制作 使用储备液配制10mg/l的铬铬离子标准溶液1000ml,分别取0.5ml,1ml,2ml,3ml,4ml,5ml放入50ml比色管中,然后加入蒸馏水稀释至50ml,在每个比色管中加入0.5ml硫酸(1:1)和0.5ml磷酸(1:1),摇匀后加入2ml显色剂ii,经过10min显色反应后,放入紫外线分光光度计中测量其吸光度(干扰离子忽略不计)。 从中反映了在使用相同储备液的情况下,水中铬离子的浓度与其在540nm紫外线照射下吸光度之间的线性关系。可以根据标准曲线图中得到的公式计算出已测得溶液吸光度所对应的铬离子的浓度。从相关系数r2=0.9996可以看出,此标准曲线线性关系良好。 2.结果与讨论 2.1 原液ph值对还原效果的影响 (1)亚硫酸钠

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