Кінетика процесу водневого відновлення нанопорошка оксиду нікелю при неізотермічних умовах

Анотація

У даній роботі проведено вивчення кінетики процесу водневого відновлення нанопорошка оксиду нікелю при неізотермічних умовах. Нанопорошок NiO заздалегідь отримували термічним розкладанням при 300°С гідроксиду нікелю Ni(OH)₂. Нанопорошок Ni(OH)₂. був отриманий хімічним осадженням з водних розчинів нітрату нікелю Ni(NO₃)₂ (10 мас. %) і лугу NaOH (10 мас. %) при кімнатній температурі, рН=9, в умови безперервного перемішування. Процес водневого відновлення нанопорошка NiO при неізотермічних умовах проводили в режимі лінійного нагріву зі швидкістю 5°С/хв в інтервалі температур 25–400°С. Вивчення кристалічної структури і складу порошкових зразків виконували методом рентгенофазового аналізу. Питому поверхню Ѕ_уд порошків вимірювали методом БЕТ по низькотемпературної адсорбції азоту. Середній розмір частинок порошків D_ср визначали за даними вимірювання величини Ѕ_уд. Розмір і форму частинок вивчали скануючим електронно-мікроскопічним методом. Розрахунок кінетичних параметрів процесу відновлення оксиду нікелю в неізотермічних умовах проводили диференційно-різницевим методом, використовуючи дані термогравіметричного аналізу і рівняння неізотермічної кінетики. Виявлено, що процес водневого відновлення нанопорошка NiO при неізотермічних умовах відбувається в інтервалі температур 240–300°С з максимальною питомою швидкістю 13,045·10^-8 кг/с, зафіксованою при температурі 280°С. Енергія активації процесу відновлення нанопорошка NiO оцінювалася в ~59 кДж/моль, що підтверджує кінетичний режим лімітування процесу. Показано, що збільшення температури до 280 °С дозволяє ефективно підвищити швидкість загального процесу водневого відновлення нанопорошка NiO при гарантії якості продукту відновлення. Отримані наночастинки нікелю головним чином мають округлу форму, розмір яких коливається від 40–80 нм.