针对目前纳米材料的制备、性能、反应和应用方面所涉及到的物理化学问题,本项目从理论和实验两个方面研究了纳米体系的相变、化学平衡和动力学(其中相变是计划外的)(1) 导出了纳米体系相变的基本方程,利用拉普拉斯方程,进而得到了纳米体系各种相变的相变温度与其粒度间的热力学关系式,导出了微粒的表面张力与其粒径间的热力学方程。这些理论公式为纳米体系相变理论的建立奠定了基础;利用这些公式,可预测纳米体系的相变温度和解释各种亚稳态现象。(2)导出了纳米体系化学反应的热力学性质、平衡常数与其分散相粒度间的热力学关系式,并通过实验验证了其正确性。这些理论公式打破了平衡常数仅与温度有关的经典热力学概念,为纳米体系化学平衡理论的建立奠定了基础,为解决纳米体系的稳定性和化学平衡问题提供了理论依据和指导。(3)提出了纳米粒子化学反应的动力学模型,导出了表观活化能、速率常数与其反应物粒度间的关系式,并通过不同种类的多相反应验证了这一模型的正确性。这个动力学模型为纳米体系化学反应动力学理论的建立奠定了基础,为解决纳米体系的反应速率和机理问题提供了理论依据和指导。
英文主题词nanosystems; interfacial work; phase transition; chemical equilibrium; kinetics