《Mg-CO-CO2混合氣體中冷凝金屬鎂的機理研究》是依託昆明理工大學，由田陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Mg-CO-CO2混合氣體中冷凝金屬鎂的機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：田陽
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
真空碳熱還原法作為一種備受矚目的煉鎂新技術，多年來一直是研究的熱點，具備良好的套用前景。針對Mg-CO-CO2混合氣體中鎂蒸氣與CO發生化學反應這一瓶頸問題，研究金屬鎂蒸氣的冷凝機理，實現金屬鎂蒸氣在複雜氣體組成體系下冷凝成塊狀金屬鎂的思路。圍繞氣相反應與金屬鎂蒸氣的冷凝控制開展研究，研究鎂蒸氣在高溫低壓條件下的相變，重點研究金屬鎂蒸氣與CO反應的機理、鎂蒸氣的冷凝與結晶、冷凝溫度及氣相組分對於金屬鎂蒸氣冷凝過程的作用機制等科學問題，從而獲得結晶形貌好的塊狀金屬鎂的冷凝熱力學和動力學條件；形成鎂蒸氣的冷凝與CO、CO2分離的理論基礎。
結題摘要
本項目針對Mg-CO-CO2混合氣體中鎂蒸氣與CO發生化學反應這一“瓶頸”問題，研究了金屬鎂蒸氣的冷凝機理，實現金屬鎂蒸氣在複雜氣體組成體系下冷凝成塊狀金屬鎂。在此基礎上研究鎂蒸氣在高溫低壓條件下的相變，解釋了鎂蒸氣的冷凝與結晶、冷凝溫度及氣相組分對於金屬鎂蒸氣冷凝過程的作用機制等科學問題，從而獲得結晶形貌好的塊狀金屬鎂的冷凝熱力學和動力學條件。針對項目書所計畫的研究要點和目標，獲得的主要成果如下： (1)首先從分子碰撞等角度描述了真空條件下可凝鎂蒸氣的形核與長大。分析了系統壓力、冷凝區溫度及溫度梯度對鎂蒸氣冷凝的影響。採用多級冷凝設備，通過實驗製備得到了塊狀鎂和鎂粉，控制冷凝盤溫度在適宜的氣液轉變溫度923-1062 K是提高蒸氣冷凝冷凝率的關鍵所在；而控制溫度梯度0.5 K/mm是抑制蒸氣發生氣固轉變的主要途徑。 (2) 探究了碳熱還原過程不同CO濃度下，冷凝溫度對鎂蒸氣冷凝的影響。通過分析及實驗研究，表明金屬鎂蒸氣在冷凝過程中與CO氣體發生逆反應得到的產物不僅有MgO、C還有Mg2C3；真空條件下，影響碳熱還原過程中鎂蒸氣冷凝的主要原因是鎂蒸氣的分壓及CO的相對濃度，控制冷凝溫度同樣能達到降低逆反應率使鎂蒸氣有效成塊的目的。 (3)在此基礎上，研究了真空條件下CO2/CO分別對鎂蒸氣冷凝的影響， 真空下鎂蒸氣的冷凝是直接由氣態變為固態的凝華過程；加熱溫度低於1273K時，CO2會使冷凝物表明結晶形貌不平整，但不會與鎂蒸氣發生化學反應；相同實驗條件下CO會與鎂發生化學反應得到的冷凝物含鎂、氧、碳三種元素，阻礙鎂蒸氣的良好冷凝。 (4)通過對不同數量的CO分子在Mg(100)表面的吸附作用，結構最佳化和動力學模擬。三個CO分子被Mg(100)表面吸附時，CO分子中的C原子結合成-C-C-C-，並且脫掉O原子，O原子進入Mg中與Mg結合。實驗研究發現，真空條件下，Mg蒸氣與CO氣體作用生成MgO和聚合態的碳。 (5)發表論文10篇，申請專利2項，博士後出站1人，培養博士1名，碩士2名，在讀博士1名，碩士2名。
