相變材料(PCMS)是指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質。由于此類材料在相變過程中溫度近似恒定,可用于調(diào)整、控制周圍環(huán)境的溫度。在相變過程中,這種材料可以從環(huán)境吸收或向環(huán)境放出熱量,從而達到熱量存儲和釋放的目的,因此可以用來有效地提高能源的利用率,從而減少污染。相變材料按相變方式可分為固-固、固-氣、固-液和液-氣四大類。固固相變材料是通過材料的固固相變進行貯能與釋能,相變過程中無液體或氣體產(chǎn)生或吸收,與固液相變材料相比,具有較大的優(yōu)點:(1)良好的可加工性,無需容器盛裝;(2)較小的相變膨脹系數(shù),在發(fā)生相變的過程中體積變化很小;(3)無過冷及相分離現(xiàn)象;(4)使用壽命長,性能穩(wěn)定;(5)無毒、無腐蝕、無污染;(6)裝置簡單,無特定使用條件,使用方便。因此,固固相變材料在相變儲能材料領域很有發(fā)展前途。四溴合鋅酸烷銨鹽就是一類很好的固-固相變儲能材料(Solid-Solid PCMs)。水楊酸是重要的精細化工原料。在醫(yī)藥工業(yè)中,水楊酸本身就是一種用途極廣的消毒防腐劑。作為醫(yī)藥中間體,它可用于合成抑氮磺胺、解熱止痛藥阿司匹林、鄰羥基苯甲酸鈉、乙酰水楊酰胺、B柔膚果酸等一系列化合物。水楊酸使用很廣,濕疹、干癬、青春痘、去頭皮屑都可能用到水楊酸。濃度在3-6%的水楊酸可以用來去角質,40%濃度以下則適于治療雞眼、厚繭、病毒疣。水楊酸也可以添加在治療青春痘及去頭皮屑的藥物中。時下不少知名化妝品都添加了水楊酸成份。另外,在其他醫(yī)藥方面(例如誘導植物抗病性)的需求也比較強勁。而且隨著其技術工藝的不斷完善,生產(chǎn)成本下降空間較大,因此水楊酸發(fā)展的前景十分廣闊。本論文利用先進的精密自動絕熱量熱儀測定四溴合鋅酸烷銨在78~400 K溫區(qū)的摩爾熱容,得到四溴合鋅酸烷銨詳細的相變溫度、相變焓和相變熵。其次利用模擬計算軟件通過服務器和工作站等設備對已知的四溴合金屬酸烷銨晶體進行分子動力學模擬,得到能量和密度的變化過程,并相應的提出可能的相變機理。再次利用恒溫環(huán)境溶解-反應熱量計測定物質的摩爾溶解熱,得到水楊酸金屬配合物的無限稀釋焓以及其它重要的熱力學數(shù)據(jù),從而為物質的廣泛應用提供可靠的理論依據(jù)。本論文完成的主要工作如下:(一)四溴合鋅酸烷銨和水楊酸金屬配合物晶體的合成合成了4種四溴合鋅酸烷銨和10種水楊酸金屬配合物晶體配合物,并利用單晶衍射技術,DSC/TG,化學和元素分析,X-射線粉末衍射等確定了這些化合物的組成和晶體結構。利用晶體學數(shù)據(jù)計算出四溴合鋅酸烷銨和水楊酸金屬配合物的晶格勢能。(二)四溴合鋅酸烷銨性質的研究1.利用精密自動絕熱量熱儀測定了四溴合鋅酸烷銨在78-400 K溫區(qū)的摩爾熱容,實驗表明此類配合物在此溫區(qū)有兩個大小不等的固-固相變峰。結合熱重和熔點的測試結果確定這些相變過程都是固-固相轉變,并且提出可能的相變機理。2.對四溴合鋅酸烷銨相變區(qū)分析獲得相變焓,相變熵的熱力學數(shù)據(jù),再用最小二乘法對四溴合鋅酸烷銨的非相變區(qū)摩爾實驗熱容進行擬合,得到摩爾熱容隨溫度變化的多項式方程。利用此多項式方程可計算出四溴合鋅酸烷銨相對于298.15 K時的舒平熱容值和熵,焓,吉布斯自由能等熱力學函數(shù)值。3.利用Materials Studio通過服務器對4種四溴合鋅酸烷銨在78-400 K溫區(qū)進行分子動力學模擬,計算出在該溫區(qū)內(nèi)發(fā)生相變的溫度,并得到密度和能量的變化曲線。結合熱重、熔點和精密自動絕熱量熱儀的測試結果確定這些相變過程的相轉變溫度范圍,并且提出可能的相變機理。(三)水楊酸金屬配合物性質的研究水楊酸金屬配合物溶解熱的測定。依據(jù)Hess定律,選擇合適的量熱溶劑,設計合理的熱化學循環(huán),利用恒溫環(huán)境溶解-反應熱量計分別測量設計反應的反應物和產(chǎn)物在所選溶劑中的溶解焓,得到反應的反應焓。然后,通過所設計反應的反應焓和其它已知反應物和產(chǎn)物的標準摩爾生成焓得到水楊酸金屬配合物的標準摩爾生成焓。通過測量反應物和產(chǎn)物在所選溶劑的溶液中的紫外-可見光譜和折光率,可以驗證設計的熱化學循環(huán)的合理性。在298.15 K,根據(jù)Pitzer理論還可以得到水楊酸金屬配合物的無限稀釋溶解焓、Pitzer焓參數(shù)、離子和溶劑之間的相互作用、偏摩爾焓、表觀摩爾焓等重要熱力學函數(shù)值。
【學位單位】：聊城大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：O641.4;TB34
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 四溴合鋅酸烷銨固-固相變材料和水楊酸金屬配合物的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3 1.3 現(xiàn)代量熱學概論
    1.3 現(xiàn)代量熱學概論
    1.4 分子動力力學模擬簡介
    1.5 該課題的研究方案與思路
第二章 四溴合鋅酸烷銨和水楊酸金屬配合物的合成和晶體結構表征
    2.1 實驗試劑及儀器
    2.2 四溴合鋅酸烷銨和水楊酸金屬配合物的合成
    2.3 四溴合鋅酸烷銨和水楊酸金屬配合物的晶體結構
nH2n+1_NH3
₂Zn Br₄（s）配合物的晶格勢能'>    2.4 (C_nH2n+1_NH3
₂Zn Br₄（s）配合物的晶格勢能
    2.5 本章小結
第三章 四溴合鋅酸烷銨的低溫熱容及相變焓
    3.1 四溴合鋅酸烷銨的熱容的測定及相變計算
    3.2 四溴合鋅酸烷銨的低溫熱容及相變討論
    3.3 本章小結
第四章 四溴合鋅酸烷銨的分子動力學模擬
    4.1 相變溫度及能量的模擬
    4.2 分子動力學模擬計算的結果分析
    4.3 本章小結
第五章 水楊酸金屬配合物的溶液化學性質
    5.1 水楊酸金屬配合物的標準摩爾生成焓確定的實驗
    5.2 水楊酸金屬配合物無限稀釋摩爾溶解焓及相對偏摩爾焓
    5.3 本章小結
第六章 結論
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間已發(fā)表的主要學術論文

【參考文獻】

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1 吳水清;磺基水楊酸在電鍍工業(yè)中的應用[J];表面技術;1995年04期

2 劉玉普;邸友瑩;何東華;孔玉霞;楊偉偉;淡文彥;;乙二胺鹽酸鹽的低溫熱容和熱化學性質[J];高等學�；瘜W學報;2010年06期

3 周宗榮;王宇;夏源明;;γ-TiAl金屬間化合物面缺陷能的分子動力學研究[J];物理學報;2007年03期

本文編號：2882351

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