固-固相变储能材料-四氯合锌(Ⅱ)酸二烷基铵及其二元体系的研究

摘要

第一部分的工作首先是制备了一系列的化合物C<,n>ZnCl(n=12,14,16,18),并配制了不同组分的三个二元体系,采用元素分析和红外光谱技术对纯样进行了表征.然后对其结构和相变机理进行了分析,以期能更深入的理解不同有机金属化合物热参数的异同.第二部分的工作是采用差示扫描量热法(DSC)对纯样及其二元体系C<,12>ZnCl-C<,14>ZnCl,C<,14>ZnCl-C<,16>ZnCl,C<,16>ZnCl-C<,18>ZnCl的贮热性能进行了详细的研究.结果表明,纯样及其二元体系均具有优良的贮热性能:转变焓高、不挥发、过冷程度轻、使用寿命长等优点,而且二元体系的相转变温度变宽,且比纯样有所降低,更适用于低温贮热.第三部分的工作主要是对两个C<,n>ZnCl二元体系的相图的研究.利用三种实验手段:(1)热分析,以得到组成和转变温度的关系.(2)X-射线衍射技术,用以确定不同组成的二元体系的相区.(3)变温红外光谱的测试,即通过红外光谱中特征吸收峰随温度的变化,得到相转变温度区间,辅助绘制相图,并可探讨其相变机理.研究表明这两个体系的相图属于同一类,均为有中间化合物生成的部分互溶的相图.这与两组元的分子结构、大小等因素有关,它们直接影响两组元的互溶度,因而对相图的形式形成影响.相图所提供的热力学信息对实际选择合适的储能物质有指导意义.第四部分的工作主要是测得不同升温速率下的C<,n>ZnCl(n=12,14,16,18)及不同组成的C<,14>ZnCl-C<,16>ZnCl二元体系的DSC曲线,借助动力学方程Kissinger法和Ozawa法计算固-固相变过程的动力学参数—活化能(Ea)和反应级数(n),并分析比较两种动力学处理方法和计算结果.结果表明它们的固-固相变均为一级过程,所得计算结果中的活化能Ea的数值有一定的规律性:纯物质的活化能随链长的增加而减小,这与分子间的作用力有关.比较纯物质与二元体系的活化能,我们可以发现二元体系的活化能相对较低,因此,从动力学角度讲,二元体系的相变较容易发生.所以在相同的条件下,可以优先考虑应用二元体系.所作工作是在前人研究的基础上,从热力学和动力学更深入的研究固-固相变过程,为固-固相变储能物质的实际应用提供了理论依据,添补这方面数据的不足.采用了多种实验手段,其中用变温红外研究相变是近年来较新的测试方法,对揭示相变机理有重要的作用.而用变温红外辅助绘制相图是一种新的尝试,结果证实是很有效的.

目录

文摘

英文文摘

引言

第一部分CnZnCl及其二元体系的制备与结构分析

一CnZnCl及其二元体系的制备

1.1 CnZnCl的制备

1.2 CnZnCl二元体系的制备

二CnZnCl的结构分析

三CnMX系列配合物的固-固相变机理

四小结

第二部分CnZnCl配合物及其二元体系贮热性能的研究

一转变温度、转变焓和组成之间的关系

1.1实验仪器

1.2实验内容

1.3实验原理-差示扫描量热法的基本原理

1.4实验方法-形状因子法简介

1.5 CnZnCl配合物的热分析结果与讨论

1.6 CnZnCl二元体系的热分析结果和讨论

二挥发性

2.1仪器

2.2试剂

2.3实验部分

2.4结果与讨论

三过冷性

3.1仪器

3.2实验部分

3.3结果与讨论

四循环贮热性能

4.1仪器

4.2实验部分

4.3结果与讨论

五小结

第三部分CnZnCl二元体系相图的绘制

一C14ZnCl-C16ZnCl二元体系相图的研究

1.1热分析

1.2变温红外光谱的研究

1.3 X-射线衍射的研究

1.4相图的构筑

二C12ZnCl-C14ZnCl二元体系相图的研究

三小结

第四部分非等温DSC研究CnZnCl及其二元体系固-固相变动力学过程

一非等温DSC研究动力学过程的理论基础和动力学方程

1.非等温DSC研究动力学过程的理论基础

2.动力学方程

二CnZnCl系列动力学参数的求解

三C14ZnCl-C16ZnCl二元体系动力学参数的求解

四小结

参考文献

致谢