基本信息
- 项目名称：
- 纳米材料原位生长及其规定热力学函数研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 作品全称：纳米材料原位生长及其规定热力学函数研究 学科类别：能源化工 作品类别: 自然科学论文 学校名称:广西民族大学 作者姓名:宋燕作者 学历:本科生
- 详细介绍：
- 采用高精度、高灵敏度的现代热动力学方法对钼酸盐纳米材料的原位生长动态进行实时在线监测，探索原位生长过程的化学反应、成核生长、晶体生长和结构演变的特征和规律，将材料生长过程与尺寸、形貌和结构相关联，研究其生长机理，解释了化学反应、成核生长、晶体长大及形貌演变的特征和规律，为纳米材料的原位生长过程表征及生长机理发展了一种新方法，对纳米材料的控制合成具有极其重要的意义。通过原位生长的热动力学方法和微乳液热辅助分别合成了多种氧化锌纳米材料，巧妙的创新方法设计，结合化学反应的过渡态理论和热动力学原理，以块体材料为参考标准，测定了纳米材料的标准摩尔熵、标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯自由能，解决了纳米材料热力学函数测定的世界性难题，为解决纳米材料热力学函数的测定和纳米热力学的发展提供了新的科学原理和方法（国际空白），处于国际领先水平。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 采用高精度、高灵敏度的现代微量热技术对纳米材料的原位合成进行在线监测，获取纳米材料非平衡生长特征参数，将纳米材料生长过程与纳米材料的尺寸、形貌和结构相关联，研究生长机理，为纳米材料的控制合成提供理论指导；通过热力学势函数的方法设计，对合成的纳米材料设计化学反应，以块体材料为参考标准，根据热动力学方程结合化学动力学的过渡态理论，获取纳米材料的标准摩尔熵、标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能。
科学性、先进性及独特之处
- 采用高精度、高灵敏度的现代热动力学方法对钼酸盐纳米材料的原位生长动态进行实时在线监测，同时获取了热力学信息和动力学信息，为纳米材料原位生长过程表征及生长机理研究发展了一种新方法（国内空白），对纳米材料的控制合成具有极其重要的科学意义；通过原位生长的热动力学方法和微乳液热辅助分别合成了多种氧化锌纳米材料，巧妙的创新方法设计，解决了纳米材料热力学函数测定的世界性难题，处于国内领先水平。
应用价值和现实意义
- 纳米材料的性质决定于其形貌、尺寸结构，通过原位研究搞清楚纳米材料非平衡生长过程的机理，同时测定其规定热力学函数等性质，为纳米材料的可控生长和应用提供新的技术方法和理论指导，为丰富纳米材料的科学内涵、建立纳米国家标准，推动纳米材料产业发展及发展纳米材料的热力学和动力学具有极其重要的前瞻性意义。
学术论文摘要
- 纳米材料材料为什么会生长和如何生长？非平衡生长过程具有何种特征模式？采用何种方法检测微纳空间纳米非平衡生长过程的动态瞬时信息，得到体系中纳米材料的动态生长过程和非平衡生长的热动力学规律，继而掌握其生长特征模式和生长参数，是纳米材料可控生长迫切需要解决的重要课题；低温量热法测定热容进而获取纳米材料的熵、焓、吉布斯自由能等热力学函数在国际上已面临前所未有的困难（无法克服纳米材料吸附水分子及施压破坏纳米材料的原始状态）。这是纳米热力学建立和发展迫切需要解决的前沿课题。 本项目采用高精度、高灵敏度的现代微量热技术原位控制合成了不同尺寸、不同形貌钼酸盐纳米材料，用热动力学方法原位研究了纳米材料的动态生长过程，结合电镜等表征技术获得了纳米材料反应成核、晶体生长和形貌演变的热动力学特征及规律，研究了纳米材料的生长机理；用同样的方法跟踪了不同形貌氧化锌纳米材料的反应过程，根据热力学势函数方法原理，结合化学平衡理论和化学动力学过渡状态理论，以块体材料为基准，获得了不同形貌尺寸氧化锌纳米材料的规定热力学函数，解决了纳米材料热力学函数测定的世界性难题，填补了纳米材料热力学函数测定方法的国际空白。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 谢毅教授评审如下：该论文将纳米材料的原位生长过程研究与纳米材料的结果性质研究相结合，研究内容具有系统性，研究方法具有创新性，研究结果具有前瞻性，为纳米材料科学的研究和发展提供了新思路、新原理和新方法。
参考文献
- 科技部纳米重大研究计划首席科学家谢毅教授的评审意见； 科技查新（No.201145B13000561）； 通过纳米材料热容测定获取热力学函数的世界性难题（纳米材料必然吸附水分子）的文献1篇（Juliana Guangshe Li , namoletters,2006,6(4):750-754）。 中国科学院大连化学物理研究所谭志成研究小组通过测定热容获取纳米材料的热力学函数最低温度才70K（离0K相差很大），而且计算热力学函数的基准温度为298.15K，而标准摩尔熵是以0K为基准的，文献4篇。
同类课题研究水平概述
- 在纳米材料原位生长研究领域，采用热动力学原理和方法进行研究，获得系列重要成果，处于国内领先水平。 解决了目前国际上测定纳米材料热力学函数的难题，填补了国际空白；为纳米材料热力学函数的测定发明了新的原理和方法，进而为纳米材料热力学函数测定方法的国家标准供了新的原理和方法，处于国际领先水平
