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(zhì)。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(dá)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(jìn)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(diǎn):(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(lǐng)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(xì)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(zhì),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(dǎo)植物抗病性)的需求也比較強(qiáng)勁。而且隨著其技術(shù)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(jìn)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(xì)的相變溫度、相變焓和相變熵。其次利用模擬計(jì)算軟件通過服務(wù)器和工作站等設(shè)備對已知的四溴合金屬酸烷銨晶體進(jìn)行分子動力學(xué)模擬,得到能量和密度的變化過程,并相應(yīng)的提出可能的相變機(jī)理。再次利用恒溫環(huán)境溶解-反應(yīng)熱量計(jì)測定物質(zhì)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(xué)數(shù)據(jù),從而為物質(zhì)的廣泛應(yīng)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(shù),DSC/TG,化學(xué)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(jié)構(gòu)。利用晶體學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)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(zhì)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(shí)驗(yàn)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(jié)合熱重和熔點(diǎn)的測試結(jié)果確定這些相變過程都是固-固相轉(zhuǎn)變,并且提出可能的相變機(jī)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(xué)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(shí)驗(yàn)熱容進(jìn)行擬合,得到摩爾熱容隨溫度變化的多項(xiàng)式方程。利用此多項(xiàng)式方程可計(jì)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(xué)函數(shù)值。3.利用Materials Studio通過服務(wù)器對4種四溴合鋅酸烷銨在78-400 K溫區(qū)進(jìn)行分子動力學(xué)模擬,計(jì)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(jié)合熱重、熔點(diǎn)和精密自動絕熱量熱儀的測試結(jié)果確定這些相變過程的相轉(zhuǎn)變溫度范圍,并且提出可能的相變機(jī)理。(三)水楊酸金屬配合物性質(zhì)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(shè)計(jì)合理的熱化學(xué)循環(huán),利用恒溫環(huán)境溶解-反應(yīng)熱量計(jì)分別測量設(shè)計(jì)反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物在所選溶劑中的溶解焓,得到反應(yīng)的反應(yīng)焓。然后,通過所設(shè)計(jì)反應(yīng)的反應(yīng)焓和其它已知反應(yīng)物和產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓得到水楊酸金屬配合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。通過測量反應(yīng)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(yàn)證設(shè)計(jì)的熱化學(xué)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(xué)函數(shù)值。
【學(xué)位單位】：聊城大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(xué)概論
    1.3 現(xiàn)代量熱學(xué)概論
    1.4 分子動力力學(xué)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(jié)構(gòu)表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)
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(jié)
第三章 四溴合鋅酸烷銨的低溫?zé)崛菁跋嘧冹?br>    3.1 四溴合鋅酸烷銨的熱容的測定及相變計(jì)算
    3.2 四溴合鋅酸烷銨的低溫?zé)崛菁跋嘧冇懻?br>    3.3 本章小結(jié)
第四章 四溴合鋅酸烷銨的分子動力學(xué)模擬
    4.1 相變溫度及能量的模擬
    4.2 分子動力學(xué)模擬計(jì)算的結(jié)果分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 水楊酸金屬配合物的溶液化學(xué)性質(zhì)
    5.1 水楊酸金屬配合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓確定的實(shí)驗(yàn)
    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(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表的主要學(xué)術(shù)論文

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2882351

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