Российские нанотехнологии. 2017; 12: 38-45
Кинетика водородного восстановления наноразмерных частиц оксидных материалов в тонких слоях
Аннотация
Исследованы кинетические закономерности процессов водородного восстановления наноразмерных частиц магнетита Fe3O4 в тонких слоях порошка. Установлена неприемлемость классических подходов для описания кинетики процессов восстановления наноразмерных частиц оксидов металлов. Разработана модель водородного восстановления наноразмерных частиц оксидов металлов в тонких слоях. Проведен анализ сходимости расчетных по разработанной модели кривых с экспериментальными данными.
Список литературы
1. Тихомиров С.А., Алымов М.И., Трегубова И.В., Шустов В.С. Влияние режимов восстановления гидроксида кобальта на дисперсность и степень восстановления кобальтовых нанопорошков // Российские нанотехнологии. 2011. Т. 6. № 3–4. С. 105– 107.
2. Алымов М.И., Трегубова И.В., Поварова К.Б., Анкудинов А.Б., Евстратов Е.В. Разработка физико-химических основ синтеза нанопорошков на основе вольфрама с регулируемыми свойствами // Металлы. 2006. № 3. С. 37–40.
3. Ja-Geon Ku, Jung-Min Oh, Hanjung Kwon, Jae-Won Lim Hightemperature hydrogen- reduction process for the preparation of low-oxygen Mo powder from MoO3 // Int. J. Hydr. En. 2017. V. 42. № 4. P 2139–2143.
4. Lyu Q., Qie Y., Liu X., Lan C., Li J., Liu S. Effect of hydrogen addition on reduction behavior of iron oxides in gas-injection blast furnace // Thermochimica Acta. 2017. V. 648. P. 79–90.
5. Земцова Е. Г., Морозов П. Е., Власова М. В., Смирнов В. М. Получение наночастиц железа восстановлением оксигидроксида железа(III) водородом // Вестник СПбГУ. 2013. Сер. 4. Т. 4. № 4. С. 172–175.
6. Li C., Wong L., Tang L., Scarlett N., Chiang K., Patel J., Burke N., Sage V. Kinetic modelling of temperature-programmed reduction of cobalt oxide by hydrogen // Applied Catalysis A: General. 2017. V. 537. P. 1–11.
7. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия. 1967. 664 с.
8. Рыжонков Д.И., Костырев С.Б. Кинетика восстановительных процессов оксидов при воздействии электромагнитных полей // Известия вузов. Черная металлургия. 1992. № 3. С. 6–8.
9. Богданди Л.Ф., Энгель Г.Ю. Восстановление железных руд. М.: Металлургия. 1971. 520 с.
10. Kawasaki Е., Sanskrainte J., Wаlsh Т.J. Kinetics of reduction of iron oxide with carbon monoxide and hydrogen // А.l.Ch.E. 1962. № 8. Р. 48–52.
11. Quets J.М., Wadsworth М.Т., Lewis J.R. Kinetics of hydrogen reduction of magnetite // Trans. Metalluгg. Sос. АIМЕ. 1960. № 218. Р. 545–550.
12. Мсkewan W.M. Reduction kinetics of magnetite in H2-H2O-N2 mixtures // Trans. Metallurg. Sос. AIME. 1961. № 221. Р. 140–145.
13. Рыжонков Д.И., Томлянович В.Д. Кинетические закономерности восстановления окисных материалов в слое. В кн.: Теория металлургических процессов: Учебное пособие. М.: МИСиС. 1981. 92 с.
14. Lu W. Mixed-control reaction kinetics in the gaseous reduction of hematite // Trans. Metallurg. Soc. AIME. 1963. № 227. Р. 203–206.
15. Seth B.D.L., Ross H.U. The mechanism of iron oxide reduction // Trans. Metallurg. Soc. AIME. 1965. № 233. Р. 180–185.
16. Рыжонков Д.И., Левина В.В., Дзидзигурм Э.Л. Наноматериалы: Учебное пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2012. 365 c.
17. Blench E.A., Garner W.E. The heat of adsorption of oxygen by charcoal // J. Chem. Soc. Trans. 1924. № 125. P. 1288–1295.
18. Гиншельвуд Ч.Н. Кинетика газовых реакций. Москва-Ленинград: Гос. технико-теоретич. изд. 1933. 191 с.
Title in english. 2017; 12: 38-45
Кинетика водородного восстановления наноразмерных частиц оксидных материалов в тонких слоях
Abstract
Исследованы кинетические закономерности процессов водородного восстановления наноразмерных частиц магнетита Fe3O4 в тонких слоях порошка. Установлена неприемлемость классических подходов для описания кинетики процессов восстановления наноразмерных частиц оксидов металлов. Разработана модель водородного восстановления наноразмерных частиц оксидов металлов в тонких слоях. Проведен анализ сходимости расчетных по разработанной модели кривых с экспериментальными данными.
References
1. Tikhomirov S.A., Alymov M.I., Tregubova I.V., Shustov V.S. Vliyanie rezhimov vosstanovleniya gidroksida kobal'ta na dispersnost' i stepen' vosstanovleniya kobal'tovykh nanoporoshkov // Rossiiskie nanotekhnologii. 2011. T. 6. № 3–4. S. 105– 107.
2. Alymov M.I., Tregubova I.V., Povarova K.B., Ankudinov A.B., Evstratov E.V. Razrabotka fiziko-khimicheskikh osnov sinteza nanoporoshkov na osnove vol'frama s reguliruemymi svoistvami // Metally. 2006. № 3. S. 37–40.
3. Ja-Geon Ku, Jung-Min Oh, Hanjung Kwon, Jae-Won Lim Hightemperature hydrogen- reduction process for the preparation of low-oxygen Mo powder from MoO3 // Int. J. Hydr. En. 2017. V. 42. № 4. P 2139–2143.
4. Lyu Q., Qie Y., Liu X., Lan C., Li J., Liu S. Effect of hydrogen addition on reduction behavior of iron oxides in gas-injection blast furnace // Thermochimica Acta. 2017. V. 648. P. 79–90.
5. Zemtsova E. G., Morozov P. E., Vlasova M. V., Smirnov V. M. Poluchenie nanochastits zheleza vosstanovleniem oksigidroksida zheleza(III) vodorodom // Vestnik SPbGU. 2013. Ser. 4. T. 4. № 4. S. 172–175.
6. Li C., Wong L., Tang L., Scarlett N., Chiang K., Patel J., Burke N., Sage V. Kinetic modelling of temperature-programmed reduction of cobalt oxide by hydrogen // Applied Catalysis A: General. 2017. V. 537. P. 1–11.
7. Gel'perin N.I., Ainshtein V.G., Kvasha V.B. Osnovy tekhniki psevdoozhizheniya. M.: Khimiya. 1967. 664 s.
8. Ryzhonkov D.I., Kostyrev S.B. Kinetika vosstanovitel'nykh protsessov oksidov pri vozdeistvii elektromagnitnykh polei // Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya. 1992. № 3. S. 6–8.
9. Bogdandi L.F., Engel' G.Yu. Vosstanovlenie zheleznykh rud. M.: Metallurgiya. 1971. 520 s.
10. Kawasaki E., Sanskrainte J., Walsh T.J. Kinetics of reduction of iron oxide with carbon monoxide and hydrogen // A.l.Ch.E. 1962. № 8. R. 48–52.
11. Quets J.M., Wadsworth M.T., Lewis J.R. Kinetics of hydrogen reduction of magnetite // Trans. Metallugg. Sos. AIME. 1960. № 218. R. 545–550.
12. Mskewan W.M. Reduction kinetics of magnetite in H2-H2O-N2 mixtures // Trans. Metallurg. Sos. AIME. 1961. № 221. R. 140–145.
13. Ryzhonkov D.I., Tomlyanovich V.D. Kineticheskie zakonomernosti vosstanovleniya okisnykh materialov v sloe. V kn.: Teoriya metallurgicheskikh protsessov: Uchebnoe posobie. M.: MISiS. 1981. 92 s.
14. Lu W. Mixed-control reaction kinetics in the gaseous reduction of hematite // Trans. Metallurg. Soc. AIME. 1963. № 227. R. 203–206.
15. Seth B.D.L., Ross H.U. The mechanism of iron oxide reduction // Trans. Metallurg. Soc. AIME. 1965. № 233. R. 180–185.
16. Ryzhonkov D.I., Levina V.V., Dzidzigurm E.L. Nanomaterialy: Uchebnoe posobie. M.: BINOM. Laboratoriya znanii. 2012. 365 c.
17. Blench E.A., Garner W.E. The heat of adsorption of oxygen by charcoal // J. Chem. Soc. Trans. 1924. № 125. P. 1288–1295.
18. Ginshel'vud Ch.N. Kinetika gazovykh reaktsii. Moskva-Leningrad: Gos. tekhniko-teoretich. izd. 1933. 191 s.
