超临界CO2脱附作用调控负载纳米颗粒结晶动力学研究

• 作者: 乔国岳 刘居陶 孙剑飞 徐琴琴 银建中
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 超临界CO2脱附 介孔材料 快速泄压 结晶动力学 纳米颗粒
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 5849-5857
• 页数: 8页
• 分类号: O642,O643,TB33
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.2021076

摘要

依据经典成核理论和超临界领域中的结晶动力学相关模型，分析影响成核速率的主要因素及其规律。研究共溶剂辅助超临界CO2溶解无机盐，在SBA-15介孔材料表面沉积实验的结果，发现伴随初始阶段的泄压速率逐步提升(0.05~18MPa/min，20~14MPa)，载体所负载的纳米颗粒的粒径逐渐减小至1.5nm左右，与典型的晶核尺寸1nm相接近，而担载量却出现逐渐增加的趋势。晶体的临界成核半径取为0.5nm，通过Türk模型和Debenedetti模型计算超临界流体快速膨胀(RESS)工艺其喷嘴内的成核速率，与超临界反溶剂(SAS)群体平衡模型(PBM)的边界条件即SAS过程的初始成核速率相比较，三者的成核速率相接近，且利用快速泄压方法的沉积实验结果与按Cu担载量所估算的成核速率相接近。分析在沉积反应后的泄压阶段，超临界条件下的CO2的脱附作用，可能成为吸附于载体表面的前驱物离子结晶的诱导因素。并且CO2瞬时脱附量能够调控负载型纳米颗粒的成核速率，同时控制复合材料的金属担载量。为研究微观尺度下SAS过程的实现提供了实验与理论基础。