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七十年代以来能源危机的日益严重,加剧着贮能研究的兴起和迅速发展。考虑到遴选贮能材料的原则,固-固相变材料以其转变温度低、转变焓高、过冷轻、体积变化小、无相分离等优点而倍受青睐。本工作选择了具有技术和经济潜力的固-固相变贮热材料—一类通式为(CnH2n+1)2MCl4(CnM)的有机金属化合物为研究对象,对其纯物质及其二元体系的贮热性能进行了详细研究,以期选择合适的相变贮热材料;绘制了二元体系相图,为其实际应用提供有价值的参考;并对其进行了动力学研究。 第一部分的工作首先是制备了一系列的有机金属化合物CnM,采用元素分析及红外光谱对其表征,用差示扫描量热法(DSC)对其贮热性能进行了详细的研究,包括转变温度、转变焓、挥发性、过冷性、循环贮热性能等。研究表明CnM在发生固-固相变时,具有较低的转变温度和较高的转变焓,不挥发,过冷轻,而且具有良好的循环贮热性能,因而是一类有开发利用前景的固-固相变贮热材料。 第二部分的工作是在选择了CnZn系列物质为研究对象的基础上,配置了一系列不同组分的几个二元体系,采用差示扫描量热法对C10Zn/C12Zn和C10Zn╱C18Zn等二元体系的贮热性能进行详细研究。结果表明,二元体系具有优良的贮热性能,转变焓高,不挥发,过冷轻,使用寿命长等,而且相转变温度范围变宽,相转变温度与纯CnZn相比有所降低,适用于低温贮热。 第三部分的工作主要是对C10Zn╱C12Zn和C10Zn╱C18Zn两个二元体系相图的研究。利用三种实验手段:①热分析,以得到组成和转变温 度的夫系。酬-射线衍射,用以确定不同组成的的二元体系的物相。 ③变温红外光谱的测绘,即通过红外光谱中特征吸收峰随温度的变 化,得到相转变温度区间,辅助绘制相图,并可探讨其相变机理。研 究表明这两个体系的相图属于同一类,均为有中间化合物生成的部分 互溶相图。这与两组元的分子结构、大小等因素有关,它们直接影响 两组元的互溶度,因而对相图的形式形成影响。相图所提供的热力学 信息对生产实践有重要指导意义。 第四部分的工作主要是测得不同升温速率下C;术n、C;zZn及不同 组成的 C10Zfl/C12Zfl二元体系的 DSC曲线,借助动力学方程 KISSingor 法和 ozawa法求算固-固相变过程的动力学参数——活化能(Ea)和 反应级数(n),并分析比较各种动力学处理方法和计算过程。结果表 明它们的固涸相变过程均是一级反应,所得计算结果中活化能Ea的 数据均有一定的规律性:纯物质随着C/n分子内烷基铰链长的增加, 其活化能越来越大。二元体系则随着 CI仁fl百分含量的增加,活化能 依次减小。比较纯物质与二元体系的活化能发现二元体系的活化能较 低,从动力学角度讲,二元体系的相变较容易发生,所以在相同的条 件下,可以优先考虑应用二元体系。