Understanding of crystal growth and reaction mechanism in hydrothermal synthesis at supercritical conditions
了解超临界条件水热合成中的晶体生长和反应机理
基本信息
- 批准号:11450287
- 负责人:
- 金额:$ 8.26万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 财政年份:1999
- 资助国家:日本
- 起止时间:1999 至 2001
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
We have conducted hydrothermal synthesis of metal oxide fine particles in supercritical water. To establish these new technologies, it is necessary to clarify characteristic and function of supercritical water as the reaction solvent. In this study, firstly, we developed the simple estimation model of equilibrium constant (dissolution and dissociation reaction) and the flow-through apparatus for measuring pH and metal oxide solubility at supercritical conditions. Secondary, we conducted the experiment of hydrothermal synthesis of several metal oxides with flow-through experimental apparatus and considered the relationship between experimental condition and generation region of nano size fine particle.The hydrothermal reaction rate in supercritical water is higher, and the solubility of metal oxides is much lower than that in subcritical water. Both facts lead to the generation of higher super-saturation degree. The nucleation rate is expressed by the function of super-saturation degree and the surface energy according to the nucleation theory. Thus, extremely high nucleation rate can be expected at supercritical conditions. Simulation of reaction kinetics, nucleation, and crystal growth would provide quantitative explanation for the temperature dependence of the particle size. In spite of the lack of such quantitative information, the results shown in this study suggests the specific features of supercritical water hydrothermal synthesis method for the production of nanocrystals.
我们已经在超临界水中进行了金属氧化物细颗粒的水热合成。为了建立这些新技术,有必要阐明超临界水作为反应溶剂的特征和功能。在这项研究中,首先,我们开发了平衡常数(溶出和解离反应)的简单估计模型和在超临界条件下测量pH和金属氧化物溶解度的流通设备。次要,我们进行了几种具有流通实验设备的几种金属氧化物的水热合成的实验,并考虑了实验条件与纳米尺寸细颗粒的产生区域之间的关系。超临界水中的热液反应速率较高,金属氧化物的溶解度远低于亚临界水中的水热反应速率。这两个事实都导致了更高的超饱和度的产生。成核速率根据成核理论的超饱和度和表面能的功能表示。因此,在超临界条件下可以预期极高的成核速率。反应动力学,成核和晶体生长的模拟将为粒径的温度依赖性提供定量解释。尽管缺乏此类定量信息,但本研究中显示的结果表明,超临界水热液合成方法的特定特征是生产纳米晶体的特征。
项目成果
期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T. Adschiri, Y. Hakuta, K. Sue and K. Arai: "Hydrothermal Synthesis of Metal Oxide Nano Particles at Supercritical Conditions"Journal of Nanoparticle Research. Vol. 3, Issue 2/3. 227-235 (2001)
T. Adschiri、Y. Hakuta、K. Sue 和 K. Arai:“超临界条件下金属氧化物纳米颗粒的水热合成”纳米颗粒研究杂志。
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
K. Sue, K. Murata, K. Matsuura, M. Tsukagoshi, T. Adschiri and K. Arai: "Potentiometric cell for measuring pH of supercritical aqueous solutions"Review of Scientific Instruments. Vol. 72, No. 12. 4442-4448 (2001)
K. Sue、K. Murata、K. Matsuura、M. Tsukagoshi、T. Adschiri 和 K. Arai:“用于测量超临界水溶液 pH 值的电位池”科学仪器评论。
- DOI:
- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
K.Sue, Y.Hakuta, R.L.Smith, Jr., T.Adschiri, K.Arai: "Solubility of Lead(II) Oxide and Copper(II) Oxide in Subcritical and Supercritical Water"Journal of Chemical & Engineering Data. Vol.44,No.6. 1422-1426 (1999)
K.Sue、Y.Hakuta、R.L.Smith, Jr.、T.Adschiri、K.Arai:“氧化铅 (II) 和氧化铜 (II) 在亚临界和超临界水中的溶解度”化学杂志
- DOI:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
K.Sue, K.Murata, K.Matsuura, M.Tsukagoshi, T.Adschiri, K.Arai: "Potentiometric cell for measuring pH of supercritical aqueous solutions"Review of Scientific Instruments. 72・12. 4442-4448 (2001)
K.Sue、K.Murata、K.Matsuura、M.Tsukagoshi、T.Adschiri、K.Arai:“用于测量超临界水溶液 pH 值的电位池”科学仪器评论 72・12 (2001)。
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- 作者:
- 通讯作者:
T.Adschiri, Y.Hakuta, K.Sue, K.Arai: "Hydrothermal Synthesis of Metal Oxide Nano Particles at Supercritical Conditions"Journal of Nanoparticle Research. Vol.3,Issue2/3. 227-235 (2001)
T.Adschiri、Y.Hakuta、K.Sue、K.Arai:“超临界条件下金属氧化物纳米粒子的水热合成”纳米粒子研究杂志。
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