理论教育 影响纳米颗粒制备的因素及氢与氢能

影响纳米颗粒制备的因素及氢与氢能

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:图17-50给出了总的气体压力对等离子体制备纳米颗粒速率的影响。图17-49 Fe、Co、Ni纳米颗粒的生成速率与氢浓度的关系图17-50 Fe纳米颗粒产生速率与压力的相关性等离子体的电压随着氢气的分压以及电极之间的距离的增加而增加。图17-51 在50%H2+50%Ar气氛下,Fe、co、Ni纳米颗粒的产生速率与等离子体电流大小的关系除了上述制备工艺因素以外,还与物质元素的氢化物形成焓、熔点、沸点、饱和蒸气压等性质密切相关。

影响纳米颗粒制备的因素及氢与氢能

金属的蒸发速率受到等离子体电流、电压、气体的总压力和氢气的分压等因素的影响。氢具有显著增加蒸发速率的效果,以元素不同可以提高10-1000倍。对于大多数金属来说,其蒸发速率随着氢气的分压增加而增加,在50%处达到最大值,随后维持一个饱和值或略微下降。图17-49是Fe、Co、Ni的蒸发速率随氢气分压变化的规律。由于氲气具有维持等离子体稳定的作用,所以热等离子体制备的气氛一般在45%-55%H2。图17-50给出了总的气体压力对等离子体制备纳米颗粒速率的影响。纳米颗粒的产率随着总的压力而增加,当总压力达到了500torr时,基本上就达到饱和。这种增加与氢气的总量增加相关。

978-7-111-38715-2-Chapter17-61.jpg

图17-49 Fe、Co、Ni纳米颗粒的生成速率与氢浓度的关系

978-7-111-38715-2-Chapter17-62.jpg

图17-50 Fe纳米颗粒产生速率与压力的相关性(等离子体气氛为50%H2+50%Ar)

等离子体的电压随着氢气的分压以及电极之间的距离的增加而增加。电压的增加可以略微增加纳米颗粒的产率,但是效果很有限。等离子体的电压一般维持在20-45V之间。由于气氛都是设定好了的,所以实际的电压调控是通过改变电极之间的距离实现的,一般在10-20mm。增加电流可以氢离子和中性氢原子等活性离子的数目,有利于促进物质的蒸发,但是电流增大也会改变等离子体的分布,使等离子体更集中,加热物质的表面减少,不利于物质的蒸发,所以增加电流对纳米颗粒的产率的影响比较复杂,如图17-51所示,先随着电流的增大而增大,在某一电流值处达到最大值,随后反而减小。根据设备电极状况不同,电流值大体在100~250A。电极与熔解面的角度一般在45°。

978-7-111-38715-2-Chapter17-63.jpg(www.daowen.com)

图17-51 在50%H2+50%Ar气氛下,Fe、co、Ni纳米颗粒的产生速率与等离子体电流大小的关系

除了上述制备工艺因素以外,还与物质元素的氢化物形成焓、熔点、沸点、饱和蒸气压等性质密切相关。0hno和Uda比较了氢气和纯氩气等离子体条件下金属的蒸发速率比Rp,提出了如下的规律[40,41]

978-7-111-38715-2-Chapter17-64.jpg

式中,△Hr是金属元素的氢化物形成焓;Ls是金属在温度T时的蒸发热;978-7-111-38715-2-Chapter17-65.jpg978-7-111-38715-2-Chapter17-66.jpg(273)分别是氢分子在温度T和273K时在金属中的熔解浓度。

如果是合金的话,则合金的相对值。元素不同,Rp相差很大。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈