Nikkelin hapettuminen ja nikkelioksidin kuljetusominaisuudet

tammi 12, 2022
admin

Puhtaan nikkelin hapettumiskinetiikkaa sekä nikkelioksidin epästoikiometriaa ja kemiallista diffuusiota nikkelioksidissa on tutkittu lämpötilan (1373-1673 K) ja hapen paineen (10-105 Pa) funktiona mikrotermogravimetrisin menetelmin. Jotta raerajojen diffuusion mahdollinen osallistuminen hilan kasvuun alhaisemmissa lämpötiloissa voitaisiin sulkea pois, hapettumisnopeuden mittaukset on aina aloitettu korkeimmassa lämpötilassa (1673 K), jolloin karkearakeinen hilse oli muodostunut, ja hapettumisnopeuden lämpötila- ja paineriippuvuus määritettiin alentamalla asteittain lämpötilaa tällaisessa esihapetetussa näytteessä. Epästoikiometria ja kemiallinen diffuusiokerroin Ni1-yO:ssa on määritetty myös tällaisista karkearakeisista oksidinäytteistä, jotka on saatu hapettamalla nikkeli kokonaan korkeimmassa lämpötilassa (1673 K). On havaittu, että tällaisissa olosuhteissa nikkelin hapettuminen noudattaa tiukasti parabolista nopeuslakia, ja tämän reaktion parabolinen nopeusvakio on seuraava lämpötilan ja happipaineen funktio: kp=0,142pO21/6exp(-(239kJ/mol)/RT). Epästoikiometristen mittausten tuloksia voidaan puolestaan kuvata seuraavalla suhteella y=0,153pO21/6exp(-(80kJ/mol)/RT). Lopuksi kemiallisen diffuusiokertoimen Ni1-yO:ssa on havaittu olevan riippumaton hapen aktiivisuudesta, mikä osoittaa, että pistevikojen liikkuvuus tässä oksidissa ei riipu niiden pitoisuudesta, vaan se on seuraava lämpötilan funktio: D̃=0,186exp(-(152kJ/mol)/RT). On osoitettu, että nikkelin hapettumisen paraboliset nopeusvakiot, jotka on laskettu epästoikiometrian ja kemiallisen diffuusion perusteella, ovat erinomaisessa sopusoinnussa kokeellisesti määritettyjen kp-arvojen kanssa. Kaikki nämä tulokset osoittavat selvästi, että ei-stoikiometrisen nikkelioksidin (Ni1-yO) hallitsevia vikoja ovat kaksoisionisoituneet kationityhjiöt ja elektronireiät, ja nikkelin oksidikaavio kasvaa kationien ulospäin suuntautuvan tilavuusdiffuusion avulla.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.